CZ303652B6 - Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehoz primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma - Google Patents

Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehoz primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma Download PDF

Info

Publication number
CZ303652B6
CZ303652B6 CZ20040940A CZ2004940A CZ303652B6 CZ 303652 B6 CZ303652 B6 CZ 303652B6 CZ 20040940 A CZ20040940 A CZ 20040940A CZ 2004940 A CZ2004940 A CZ 2004940A CZ 303652 B6 CZ303652 B6 CZ 303652B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
reactor
protective barrier
heat
thermal
plasma
Prior art date
Application number
CZ20040940A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2004940A3 (cs
Inventor
Frolík@Jirí
Original Assignee
Frolík@Jirí
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Frolík@Jirí filed Critical Frolík@Jirí
Priority to CZ20040940A priority Critical patent/CZ303652B6/cs
Publication of CZ2004940A3 publication Critical patent/CZ2004940A3/cs
Publication of CZ303652B6 publication Critical patent/CZ303652B6/cs

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

Primárním zdrojem energie tepelného reaktoru pracujícího v oblasti infracerveného zárení je vysokoteplotní plazma. V uzavreném válcovém prostoru (1) tepelného reaktoru ohraniceného ochrannou bariérou (4) je otocne podle osy (o) ulozeno rotacní válcové teleso (5) reaktoru opatrené na své vnejsí válcové plose tepelneabsorpcním plástem (5.1) a protilehlými podstavnými izolacními stenami (5.5, 5.6). Mezi vnejsí plochou tepelneabsorpcního pláste (5.1) a vnitrní plochou ochranné bariéry (4) je vytvorena tepelná interakcní mezera (5.2) a uvnitr rotacního válcového telesa (5) reaktoru je umísten plazmatický zdroj (6) opatrený prívodem (9) plynu a elektrickým prívodem (8) plazmatického zdroje. Na výstup (6.1) generovaného plazmatu je napojen kónický divergencní kanál (5.3) kuzelového tvaru a/nebo divergencní kanál (5.3.1) konvexního tvaru, jehoz výstupní zóna (6.2) je privrácena k vnitrní plose ochranné bariéry (4) vytvárející tak aktivne ohrívanou zónu (3) ochranné bariéry. Vnitrní kónické plochy divergencního kanálu (5.3) kuzelového tvaru i vnitrní kónické plochy divergencního kanálu (5.3.1) konvexního tvaru jsou opatreny magnetickou cockou (5.4). Tepelný reaktor podle vynálezu lze vyuzít predevsím v oblasti energetiky, a to jak v prumyslu, tak i v privátní sfére.

Description

Vynález se týká tepelného reaktoru pracujícího v oblasti spektra infračerveného záření, jehož primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma a kterýje určen ke konverzi tepelné energie o velmi vysoké teplotě na energii mechanickou prostřednictvím běžně používaných tepelných io strojů.
Dosavadní stav techniky
Z českého užitného vzoru CZ 14621 U je znám tepelný reaktor, jehož finálním produktem je elektromagnetické záření v oblasti infračerveného spektra emitované vnější stěnou ochranné bariéry do vnějšího prostoru reaktoru, kde je toto infračervené záření jímáno teplosměnnými plochami běžně užívaných tepelných strojů sloužících k výrobě elektrické energie prostřednictvím generátorů. Primárním energetickým zdrojem tepelného reaktoru je zářivá energie získávaná z různých zdrojů umístěných uprostřed dutiny tělesa reaktoru. Těleso ochranné bariéry je vyrobeno z keramických materiálů vyznačujících se žáruvzdornými vlastnostmi. Ke stavbě tělesa bariéry je možno použít systém sendvičové konstrukce o libovolné síle mezivrstev s meziprostory vyplněnými například sypkým materiálem nebo mezidutinami. Důležitá je žáruvzdornost vnitřního povrchu bariéry, kterýje nejvíce zatížen vysokou teplotou. Lze použít keramické materiály, jako například mullit s dostatečnou pevností a žáruvzdorností až do 1700 °C. Ještě odolnější jsou oxidové keramiky, což je obecné označení slinutých oxidů s vysokou žáruvzdorností, které se zpracovávají keramickou technologií. Patří sem keramika berylnatá do teploty 2200 °C, zirkoničitá do teploty 2300 °C, periklasová do teploty 2200 °C a korundová nad 1300 °C. V každém případě existuje určitá hranice teploty, která limituje maximálně dosažitelnou energetickou hustotu zářivé energie ve vnitřním prostoru tepelného reaktoru.
Dále existují energetické zdroje, které dosahují velmi vysokých teplot. Lze uvést například generátory plazmy, ve kterých dosahuje teplota řádově několik desítek tisíc °C. Např. firma Vortex Industries in Vencouver, Canada, vyvinula lampu, která vytváří kontinuální proud světla pro35 střednictvím plazmy o teplotě ca 12 000 °K, tedy více než dvojnásobek teploty existující na povrchu slunce, t.j. 5800 °K. Proto je tato lampa nazývána „Artificial Sun“ a je popsána v publikaci „Popular Science“, February 1991. Umístíme-li před tuto lampu kousek oceli, po zapnutí lampy se tato ocel okamžitě roztaví. Tato lampa nahrazuje v mnoha případech používání laseru za podstatně ekonomičtějších podmínek.
Ve vědecké oblasti se pracuje na vývoji dalších zdrojů, které by měli v budoucnu poskytovat vysokoteplotní potenciál, jako je například využití sonoluminiscence, studené fáze a další. Nevýhody výše uvedených vysokoenergetických zdrojů tepla spočívají především v tom, že prakticky žádný z nich nemůže být použit k výrobě elektrické energie v běžně používaných tepel45 ných strojích standardních konstrukcí, protože by došlo k jejich okamžitému zničení.
Cílem vynálezu se stává realizace dalšího vývojového stupně tepelného reaktoru, který by umožňoval konverzi tepla z výše uvedených vysokoenergetických zdrojů na mechanickou resp. elektrickou energii s vysokou účinností a výkonem, u něhož je oproti zařízení popsaném v užít50 ném vzoru CZ 14621 U využito výše uvedených plazmatíckých zdrojů tepla o velmi vysoké energetické hustotě a teplotě zároveň s cílem dosažení trvalého provozu procesu konverze této energie na nízkopotenciální infračervené záření, vhodné pro pohon běžně užívaných tepelných strojů k výrobě mechanické energie. Podrobný popis fy ziky plazmy a jejího ovládání je popsán v publikaci „Energie pro 21. století“, Heřmanský, Štoll, ČVUT 1992, ISBN 80-01-008817-7.
- 1 CZ 303652 B6
Podstata vynálezu
Shora uvedené nevýhody odstraňuje a účel vynálezu ve velké míře splňuje tepelný reaktor pracující v oblasti infračerveného záření, jehož primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma, sestávající z uzavřeného válcového prostoru tepelného reaktoru odděleného od vnějšího prostoru nejméně jednou ochrannou bariérou ve formě skruže, na jejíž vnější straně příslušející vnějšímu prostoru je okolo celé její válcové vnější plochy umístěna soustava na sebe navazujících jednotlivých segmentů kompoudních tepelných pohonných jednotek opatřených přijímacími fokusačními poli, případně jiných teplosměnných ploch příslušejících jiným tepelným strojům, podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že v uzavřeném válcovém prostoru tepelného reaktoru ohraničeném ochrannou bariérou je otočně podle osy uloženo rotační válcového těleso reaktoru opatřené na své vnější válcové ploše tepelněabsorpčním pláštěm a protilehlými podstavnými izolačními stěnami, přičemž mezi vnější plochou tepelněabsorpčního pláště a vnitřní plochou ochranné bariéry je vytvořena tepelná interakční mezera a přičemž uvnitř rotačního válcového tělesa reaktoru je umístěn plazmatický zdroj, na jehož výstup generovaného plazmatu je napojen kónický divergenční kanál kuželového tvaru a/nebo kónický divergenční kanál konvexního tvaru, jehož výstupní zóna je přivrácena k vnitřní plose ochranné bariéry vytvářející tak aktivně ohřívanou zónu ochranné bariéry a přičemž vnitřní kónické plochy divergenčního kanálu kuželového tvaru i vnitřní kónické plochy divergenčního kanálu konvexního tvaru jsou opatřeny magnetickou čočkou. Rotační válcové těleso reaktoru je s výhodou tvořeno keramickým porézním materiálem a magnetická čočka je tvořena soustavou elektromagnetů opatřenou přívodem elektrické energie magnetické čočky.
Výhody provedení tepelného reaktoru podle vynálezu spočívají především v tom, že celý zařízení je konstruováno bez použití běžné infrastruktury, jako jsou potrubní rozvody a příslušná periferní zařízení, kde přenos tepelné energie se děje pouze prázdným prostorem a bez pracovního média pracujícího pod tlakem, což ve svém důsledku výrazně zvyšuje bezpečnost zařízení a snižuje jeho poruchovost, například ve srovnání s běžnými konstrukcemi reaktorů atomových elektráren.
Přehled obrázků na výkresech
Na obr. 1 je v příčném řezu znázorněno příkladné provedení tepelného reaktoru podle vynálezu, kde je v rotačním válcového tělese vytvořen kónický divergenční kanál kuželového tvaru napojený na výstup plazmatického zdroje.
Obr. 2 představuje v příčném řezu provedení tepelného reaktoru, kde je alternativně v rotačním válcovém tělese vytvořen divergenční kanál konvexního tvaru.
Obr. 3 představuje ve svislém řezu provedení tepelného reaktoru s kónickým divergencním kanálem kuželového tvaru odpovídajícímu obr. 1 a obr. 4 znázorňuje ve svislém řezu alternativní provedení kónického divergenčního kanálu konvexního tvaru.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 je v uzavřeném válcovém prostoru i tepelného reaktoru patrné rotační válcové těleso 5 reaktoru, v jehož středové dutině je umístěn plazmatický zdroj 6 s výstupem 6.1 generovaného plazmatu. Na výstup 6.1 generovaného plazmatu navazuje divergenční kanál 5.3 kuželového tvaru, proti jehož výstupní zóně 6.2 divergenčního kanálu je patrná aktivně ohřívaná zóna 3 ochranné bariéry, která je částí ochranné bariéry 4 obklopující rotační válcového těleso 5 reaktoru ve tvaru prstence. Mezi vnější plochou rotačního válcového tělesa 5 reaktoru opatřenou tepelněabsorpčním pláštěm 5J_ a protilehlou vnitřní plochou ochranné bariéry 4 je vytvořena interakční mezera 5.2 a protilehle k vnější ploše ochranné bariéry 4 jsou přivrácena přijímací fokusační pole
teplosměnných ploch 7.1 kompoudních tepelných pohonných jednotek, případně jiných tepelných strojů, kteréjsou situovány ve vnějším prostoru 2. Divergenční kanál 5.3 kuželového tvaru je na svých stěnách opatřen magnetickou čočkou 54.
Obr. 2 představuje alternativní provedení rotačního válcového tělesa 5 reaktoru s divergentním kanálem 5.3.1 konvexního tvaru.
Obr. 3 znázorňuje rotační válcové těleso 5 reaktoru s tepelněabsorpčním pláštěm 5.1 a s divergenčním kanálem 5.3 kuželového tvaru opatřeným magnetickou čočkou 54, kde jsou patrné io protilehlé podstavné izolační stěny 5.5, 5.6. V ose o reaktoru prochází protilehlou podstavnou izolační stěnou 5.5 přívod 9 plynu plazmatického zdroje do vnitřně umístěného plazmatického zdroje 6 a v těsné blízkosti je umístěn elektrický přívod 8 plazmatického zdroje a elektrický přívod 8.1 magnetické čočky. K vnější ploše tepelněabsorpčního pláště 5.1 rotačního válcového tělesa 5 reaktoru je přivrácena vnitřní plocha ochranné bariéry 4 s vyznačenou aktivně ohřívanou i? zónou 3 ochranné bariéry, k níž jsou přivrácena přijímací fokusační pole 7.
Obr. 4 znázorňuje alternativní provedení rotačního válcového tělesa 5 reaktoru s divergenčním kanálem 5.3.1 konvexního tvaru.
Rotační válcové těleso 5 reaktoru je otočně uloženo na otočném systému tvořeném centrálním ložiskovým Čepem 10 a oběžnými rozetami 10.1.
Funkce vynálezu spočívá v tom, že po aktivaci plazmatického zdroje 6 dochází k emisi plazmatu o velmi vysoké teplotě, kterou je nutné snížit na provozní teplotu vhodnou pro ohřev ochranné bariéry 4. Toto snižování teploty je docíleno pomocí otáčení divergenčního kanálu 5.3 spolu s rotačním válcovým tělesem 5, kdy je periodicky ohřívána ochranná bariéra 4 v zóně výstupní části divergenčního kanálu 5.3 na své vnitřní válcové ploše. Část tepla předaného ochranné bariéře 4 horkým plazmatem je při dalším otáčení rotačního válcového tělesa 5 přeneseno na vnější povrch rotačního válcového tělesa 5 opatřeného tepelněabsorpčním pláštěm 5.1, čímž je dosaženo interakční výměny tepla po celém obvodu ochranné bariéry 4 s rotačním válcovým tělesem 5, resp. sjeho tepelněabsorpčním pláštěm 5.1, která je potřebná pro stabilizaci intenzity infračerveného záření využitelného pro pohon příslušných tepelných strojů. Další možností snižování vysokoenergetického potenciálu je způsob pulzního provozu plazmatického zdroje 6 ve své funkci a volba dostatečně velkého průměru ochranné bariéry 4, čímž se zvyšuje časová pro35 dleva mezi opakovaným ohřevem aktivně ohřívané zóny 3 ochranné bariéry 4 generovanou plazmou.

Claims (10)

1. Tepelný reaktor pracující v oblasti infračerveného záření, jehož primárním zdrojem energie is je vysokoteplotní plazma, sestávající z uzavřeného válcového prostoru (1) tepelného reaktoru odděleného od vnějšího prostoru (2) nejméně jednou ochrannou bariérou (4) ve formě skruže, na jejíž vnější straně příslušející vnějšímu prostoru (2) je okolo celé její válcové vnější plochy umístěna soustava na sebe navazujících teplosměnných ploch (7.1) kompoudních tepelných pohonných jednotek opatřených přijímacími fokusačními poli (7), případně jiných teplosměnných
50 ploch příslušejících jiným tepelným zdrojům, vyznaču jící se tím, že v uzavřeném válcovém prostoru (1) tepelného reaktoru ohraničeného ochrannou bariérou (4) je otočně podle osy (o) uloženo rotační válcové těleso (5) reaktoru opatřené na své vnější válcové ploše tepelněabsorpčním pláštěm (5.1) a protilehlými podstavnými izolačními stěnami (5.5, 5.6), přičemž mezi vnější plochou tepelněabsorpčního pláště (5.1) a vnitřní plochou ochranné bariéry (4) je vytvoře55 na tepelná interakční mezera (5.2) a přičemž uvnitř rotačního válcového tělesa (5) reaktoru je
- j CZ 303652 B6 umístěn plazmatický zdroj (6) opatřený přívodem plynu (9) a elektrickým přívodem (8) plazmatického zdroje, přičemž na výstup (6.1) generovaného plazmatu je napojen kónicky divergenční kanál (5.3) kuželového tvaru a/nebo divergenční kanál (5.3.1) konvexního tvaru, jehož výstupní zóna (6.2) je přivrácena k vnitřní ploše ochranné bariéry (4) vytvářející tak aktivně ohřívanou
5 zónu (3) ochranné bariéry a přičemž vnitřní kónické plochy divergenčního kanálu (5.3) kuželového tvaru i vnitřní kónické plochy divergenčního kanálu (5.3.1) konvexního tvaru jsou opatřeny magnetickou čočkou (5.4).
2. Tepelný reaktor podle nároku 1, vyznačující se tím, že rotační válcové těleso (5) io reaktoru je s výhodou tvořeno keramickým porézním materiálem.
3. Tepelný reaktor podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že magnetická čočka (5.4) je tvořena soustavou elektromagnetů opatřenou přívodem (8.1) elektrické energie magnetické čočky.
3 výkresy
Seznam vztahových značek
1 - uzavřený válcový prostor tepelného reaktoru
2 - vnější prostor
3 - aktivně ohřívaná zóna ochranné bariéry
4 - ochranná bariéra
5 - rotační válcové těleso reaktoru
5.1 - tepelněabsorpční plášť
5.2 - interakční mezera
5.3 - divergenční kanál kuželového tvaru
5.3.1 - divergenční kanál konvexního tvaru
5.4 - magnetická čočka
5.5, 5.6 - podstavné izolační stěny
6 - plazmatický zdroj
6.1 - výstup generovaného plazmatu
6.2 - výstupní zóna divergenčního kanálu
7 - přijímací fokusační pole
7.1 - teplosměnné plochy kompoundních tepelných pohonných jednotek
8 - elektrický přívod plazmatického zdroje
8.1 - elektrický přívod magnetické čočky
9 - přívod plynu plazmatického zdroje
10 - centrální ložiskový čep
10.1 - oběžné rozety
CZ20040940A 2004-09-07 2004-09-07 Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehoz primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma CZ303652B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20040940A CZ303652B6 (cs) 2004-09-07 2004-09-07 Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehoz primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20040940A CZ303652B6 (cs) 2004-09-07 2004-09-07 Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehoz primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2004940A3 CZ2004940A3 (cs) 2006-04-12
CZ303652B6 true CZ303652B6 (cs) 2013-01-30

Family

ID=36972577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20040940A CZ303652B6 (cs) 2004-09-07 2004-09-07 Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehoz primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ303652B6 (cs)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2135825C1 (ru) * 1998-11-20 1999-08-27 Квасников Сергей Викторович Способ получения тепловой и механической энергии и установка для его осуществления (варианты)
RU2163672C2 (ru) * 1999-03-29 2001-02-27 Тумченок Виктор Игнатьевич Теплоэлектрогенератор агропромышленного комплекса

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2135825C1 (ru) * 1998-11-20 1999-08-27 Квасников Сергей Викторович Способ получения тепловой и механической энергии и установка для его осуществления (варианты)
RU2163672C2 (ru) * 1999-03-29 2001-02-27 Тумченок Виктор Игнатьевич Теплоэлектрогенератор агропромышленного комплекса

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2004940A3 (cs) 2006-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220069957A (ko) 통합된 용기-내 중성자 차폐부
CN109192329B (zh) 一种热管型双模式空间核反应堆堆芯
US4267488A (en) Containment of plasmas at thermonuclear temperatures
JP5645283B2 (ja) 高温ガス冷却原子炉の蒸気発電システム及び方法
CN109192330A (zh) 一种采用径向氢气流道的热管型双模式空间核反应堆堆芯
JP2016512887A (ja) 加速器駆動未臨界炉システム
CA2908483A1 (en) Encapsulating magnetic fields for plasma confinement
JP6715428B2 (ja) ブランケットモジュールおよび核融合装置
CZ303652B6 (cs) Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehoz primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma
JP6702546B2 (ja) 核融合炉用ブランケット及びその支持構造
JP7759481B2 (ja) 永久磁石ダイバータを有する高エネルギプラズマ発生器
Schumacher Status and problems of fusion reactor development
CZ14827U1 (cs) Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infračerveného záření, jehož primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma
JP7426323B2 (ja) 原子炉
RU2510652C1 (ru) Атомный реактор
JP7474675B2 (ja) 原子炉
Zhang et al. Warm-dense-matter state of iron generated by intense heavy-ion beams
Voss et al. A conceptual design of a spherical tokamak power plant
JP7386100B2 (ja) 原子炉
CZ301918B6 (cs) Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehož primárním zdrojem energie je externí zdroj laserového zárení
CZ14930U1 (cs) Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infračerveného záření, jehož primárním zdrojem energie je externí zdroj laserového záření
CZ301573B6 (cs) Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení
RU2757160C2 (ru) Атомный реактор
CN115497643B (zh) 一种轻水冷却的高通量堆设计方法
RU2149468C1 (ru) Реактор ядерного ракетного двигателя

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20130503