KR20160119481A - generating system using cold fusion - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저온 핵융합 발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 질량 결손에 따른 고에너지를 이용하여 환경 공해의 염려가 없되 상온에서 핵융합 반응을 발생시켜 에너지 효율이 향상되는 저온 핵융합 발전시스템에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a low-temperature fusion power generation system, and more particularly, to a low-temperature fusion power generation system in which energy efficiency is improved by generating a fusion reaction at room temperature without concern for environmental pollution using high energy due to mass deficiency.
핵융합은 두 개의 원자핵이 모여 하나의 무거운 원자핵을 형성하는 현상이다. 이때, 관여하는 원자핵의 질량에 따라 에너지가 방출되기도 흡수되기도 한다. Fusion is a phenomenon in which two atomic nuclei gather to form a single heavy nucleus. At this time, depending on the mass of the nucleus involved, energy may be released or absorbed.
즉, 철 및 니켈 원자핵은 모든 원자핵 중 가장 강한 결합 에너지를 가지고 있으며, 철이나 니켈보다 가벼운 원자핵을 생성하는 핵융합은 에너지를 방출하며, 두 원자핵보다 무거운 원자핵을 생성하는 핵융합은 에너지를 흡수한다. Iron and nickel nuclei have the strongest bond energy among all nuclei. Fusion, which produces light nuclei that are lighter than iron or nickel, releases energy. Fusion, which produces heavier nuclei than both nuclei, absorbs energy.
일반적으로, 원자핵이 서로 융합되는 과정에는 대량의 에너지가 요구되는데 이는 가장 가벼운 원소인 수소에 대해서도 마찬가지다. In general, the fusion of nuclei with each other requires a large amount of energy, which is the same for hydrogen, the lightest element.
하지만, 가벼운 원소가 융합해서 무거운 원소 및 자유 중성자를 형성할 때 발생되는 에너지는 융합에 필요한 에너지보다 크고, 이러한 에너지 생성 과정을 통해 핵융합 반응이 스스로 지속 될 수 있다. However, the energy generated when light elements are fused to form heavy elements and free neutrons is greater than the energy required for fusion, and through this energy generation process, the fusion reaction can be sustained on its own.
그러나, 종래의 핵융합 발전은 핵융합을 통해 수득되는 에너지량에 비해 핵융합을 발생시키는데 소요되는 에너지가 크고, 환경적인 조건이 극히 제한되어 있어 실용화되기 힘든 문제점이 있었다. However, the conventional fusion power generation has a problem that the energy required to generate fusion is large compared to the amount of energy obtained through fusion, and the environmental conditions are extremely limited, so that it is difficult to put it into practical use.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 질량 결손에 따른 고에너지를 이용하여 환경 공해의 염려가 없되 상온에서 핵융합 반응을 발생시켜 에너지 효율이 향상되는 저온 핵융합 발전시스템을 제공하는 것을 해결과제로 한다. In order to solve the above problems, there is provided a low-temperature fusion power generation system using high energy due to mass deficiency, which is free from environmental pollution, but generates fusion reaction at room temperature to improve energy efficiency.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 핵융합 반응이 발생되는 반응기와, 상기 반응기의 열교환을 위한 열교환수단, 상기 열교환수단으로부터 발생된 증기를 이용하여 발전하는 발전기를 포함하는 저온 핵융합 발전시스템에 있어서, 상기 반응기는 상호 대향되도록 배치되되 외면을 따라 전원이 입력되는 전극부가 구비된 한쌍의 전극판과, 전해액의 전자가 가속도 운동되어 통과되도록 상기 전극판의 내면 사이 공간을 따라 기설정된 간격으로 이격 배치되는 복수개의 금속격막판을 포함하는 융합부; 내부에 상기 전해액이 충진되되 상기 열교환수단과 연결된 유체순환라인이 경유되는 수용공간이 형성된 저수탱크와, 상기 수용공간의 압력을 조절하는 압력조절장치와, 상기 전해액의 수위를 조절하는 수위조절장치와, 상기 전해액의 온도를 조절하는 온도조절장치를 포함하는 연료공급부; 상기 수용공간의 전해액을 상기 융합부로 공급하도록 상기 저수탱크를 상기 전극판의 일측으로 연결하는 공급라인; 및 상기 핵융합 반응에 따른 부산물 및 상기 핵융합 반응으로 가열된 전해액을 상기 수용공간으로 배출하도록 상기 저수탱크를 상기 전극판의 타측으로 연결하는 배출라인을 포함하는 핵융합 발전시스템을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a low-temperature fusion fusion power generation system including a reactor in which a fusion reaction is generated, a heat exchange unit for heat exchange in the reactor, and a power generator using steam generated from the heat exchange unit A pair of electrode plates disposed on opposite sides of the reactor and having an electrode portion to which power is input along an outer surface of the reactor, and spaced apart from each other at predetermined intervals along a space between the inner surfaces of the electrode plate so that electrons of the electrolyte are accelerated A plurality of metal clad panels; A water storage tank filled with the electrolytic solution and having an accommodation space through which a fluid circulation line connected to the heat exchange unit is formed; a pressure regulating device for regulating the pressure of the accommodation space; a water level regulating device for regulating the level of the electrolytic solution; A fuel supply unit including a temperature regulating device for regulating the temperature of the electrolytic solution; A supply line connecting the storage tank to one side of the electrode plate to supply the electrolyte in the accommodation space to the fusion unit; And a discharge line connecting the storage tank to the other side of the electrode plate to discharge by-products resulting from the fusion reaction and the electrolyte heated by the fusion reaction into the accommodation space.
여기서, 상기 전해액은 상기 전극판 사이의 전류 흐름을 위한 전해질이 용해되되 상기 전자의 가속도 운동을 통해 핵융합되는 중수소를 포함하는 중수로 구비됨이 바람직하다. Here, the electrolyte is preferably a heavy water containing deuterium dissolved in an electrolyte for current flow between the electrode plates and fusion-bonded through acceleration movement of the electrons.
이때, 상기 전극판 및 상기 금속격막판의 상부에는 상호 대향되는 부분을 따라 상부 유체홀이 형성되되, 상기 전극판 및 상기 금속격막판의 하부에는 상기 전해액이 유동되는 하부 유체홀이 형성되며, 상기 전극판의 상부 및 하부 유체홀은 상기 배출라인 및 상기 공급라인과 각각 연결됨이 바람직하다. At this time, an upper fluid hole is formed along a portion of the upper surface of the electrode plate and the upper surface of the metal septum plate opposite to each other, a lower fluid hole through which the electrolyte flows, is formed below the electrode plate and the metal septum plate, The upper and lower fluid holes of the electrode plate are preferably connected to the discharge line and the supply line, respectively.
또한, 상기 각 전극판 및 상기 각 금속격막판의 하부 유체홀은 인접한 다른 전극판 및 금속격막판의 하부 유체홀과 상이한 위치를 따라 형성되되, 상기 전해액의 통과시 와류 흐름이 형성되도록 상기 하부 유체홀의 내주에는 나선홈부가 형성됨이 바람직하다. In addition, the lower fluid holes of the respective electrode plates and the metal septum foil are formed along a position different from the lower fluid holes of the adjacent electrode plates and the metal septum plate, It is preferable that a helical groove is formed in the inner circumference of the hole.
그리고, 상기 융합부는 상기 전극판 및 상기 금속격막판을 구획하는 절연패킹을 더 포함하되, 상기 전극판 및 상기 금속격막판의 외곽 영역에는 복수개의 체결홀이 형성되고, 상기 절연패킹은 링 형상으로 구비된 몸체부와, 상기 각 체결홀에 삽입되도록 상기 몸체부의 일면을 따라 돌설되어 내부에 관통홀이 형성된 복수개의 돌기부를 포함함이 바람직하다. In addition, the fusion portion may further include an insulating packing for partitioning the electrode plate and the metal septum plate, wherein a plurality of fastening holes are formed in an outer region of the electrode plate and the metal septum plate, And a plurality of protrusions protruding along one side of the body to be inserted into the respective fastening holes and having through holes formed therein.
상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명에 따른 저온 핵융합 발전시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다. Through the above solution, the low temperature fusion power generation system according to the present invention provides the following effects.
첫째, 상기 융합부는 다단 배치된 금속격막판을 통과하는 전자의 증폭 가속도 운동을 이용하여 저온 환경 하에서도 핵융합 반응을 발생시킬 수 있으므로 투입 에너지를 최소화하면서도 환경 오염의 염려가 없이 대량의 열에너지를 생산할 수 있는 고효율의 발전이 가능한 핵융합의 기반 기술 장치를 제공할 수 있다. First, since the fusion unit can generate the fusion reaction even under a low temperature environment by using the acceleration acceleration movement of the electrons passing through the multi-stage metal plate, it is possible to generate a large amount of heat energy without minimizing the input energy, It is possible to provide an infrastructure device for fusion fusion capable of generating high efficiency.
둘째, 상기 융합부는 한쌍의 전극판과 전극판 사이의 공간을 따라 배치된 복수개의 금속격막판으로 구비되어, 상기 전극판에 전원이 인가되기만 하면 전극판 및 금속격막판 사이의 전해액에 핵융합 반응이 발생되므로 환경조건의 제약이 최소화됨에 따라 장치의 구조가 단순화될 수 있어 장치의 생산비용이 절감될 수 있다. Secondly, the fusion portion is provided with a plurality of metal baffle plates disposed along a space between the pair of electrode plates and the electrode plate, so that when the power is applied to the electrode plate, the fusion reaction occurs in the electrolyte between the electrode plate and the metal baffle plate So that the structure of the device can be simplified and the production cost of the device can be reduced.
셋째, 동일한 소모전력에서 일반적인 전기분해에서 발생되는 가스량보다 많은 량의 부산물이 발생됨과 함께 시간당 8910Kcal 이상의 열에너지가 수득될 수 있으며, 융합부에서 검출되는 다량의 중성자로 핵융합 반응의 여부가 확인될 수 있다. Thirdly, byproducts larger than the amount of gas generated in general electrolysis can be generated at the same power consumption, thermal energy of 8910 Kcal or more per hour can be obtained, and a large amount of neutrons detected in the fusion portion can confirm whether or not the fusion reaction .
넷째, 상기 각 전극판 및 각 금속격막판의 하부 유체홀이 인접한 다른 유체홀과 상이한 위치를 따라 형성되되 하부 유체홀의 내주를 따라 나선홈부가 형성됨에 따라 하부 유체홀을 통과하는 전해액에 난류 흐름과 와류 흐름이 형성되므로 이온의 운동성이 증가되어 금속격막판을 통과하여 가속된 전자와의 충돌확률이 향상될 수 있어 한층 활발한 핵융합 반응이 이루어질 수 있다. Fourthly, the lower fluid holes of the electrode plates and the metal septum plates are formed along a position different from the adjacent adjacent fluid holes, and the helical groove is formed along the inner periphery of the lower fluid hole, Since the vortex flow is formed, the ion mobility is increased, and the collision probability with accelerated electrons passing through the metal septum plate can be improved, so that a more active fusion reaction can be achieved.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템을 나타낸 개요도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템에서 반응기를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템의 반응기에서 전극판을 나타낸 정면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템의 반응기에서 금속격막판을 나타낸 정면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템의 반응기에서 절연패킹을 나타낸 정면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템의 반응기에서 하부 유체홀의 배치를 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템의 반응기에서 하부 유체홀의 단면을 나타낸 단면도. 1 is a schematic diagram illustrating a low temperature fusion fusion power generation system according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is an exemplary view showing a reactor in a low temperature fusion fusion power generation system according to an embodiment of the present invention; FIG.
3 is a front view showing an electrode plate in a reactor of a low temperature fusion fusion power generation system according to an embodiment of the present invention.
4 is a front view showing a metal diaphragm plate in a reactor of a low temperature fusion fusion power generation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a front view showing an insulating packing in a reactor of a low temperature fusion fusion power generation system according to an embodiment of the present invention. FIG.
6 is an exemplary view showing the arrangement of a lower fluid hole in a reactor of a low temperature fusion fusion power generation system according to another embodiment of the present invention;
7 is a cross-sectional view illustrating a cross section of a lower fluid hole in a reactor of a low temperature fusion fusion power generation system according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템을 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a low-temperature fusion power generation system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템을 나타낸 개요도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템에서 반응기를 나타낸 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템의 반응기에서 전극판을 나타낸 정면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템의 반응기에서 금속격막판을 나타낸 정면도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템의 반응기에서 절연패킹을 나타낸 정면도이다. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a low-temperature fusion fusion power generation system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exemplary view showing a reactor in a low-temperature fusion fusion power generation system according to an embodiment of the present invention. 4 is a front view showing a metal septum plate in a reactor of a low-temperature fusion fusion power generation system according to an embodiment of the present invention, and Fig. 5 is a front view of the electrode plate in the reactor of the low- 1 is a front view showing an insulation packing in a reactor of a low temperature fusion fusion power generation system according to an embodiment.
도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템(1)은 반응기(100), 열교환수단(2), 그리고 발전기(3)를 포함한다. 1 to 5, a low-temperature fusion fusion
여기서, 상기 반응기(100)는 융합부(10)를 통해 핵융합 반응을 발생시키고, 핵융합 반응에 수반된 열은 연료공급부(20)에 저장된다. 이때, 상기 연료공급부(20)와 상기 열교환수단(2)을 연결하는 유체순환라인(2a)의 유체는 상기 연료공급부(20) 내부의 수용공간을 따라 유동되며 가열된다. Here, the
그리고, 상기 가열된 유체는 상기 열교환수단(2)의 물을 가열하여 증기를 발생시키게 되며, 발생된 증기를 통해 발전기(3)의 터빈이 회전되어 발전이 이루어질 수 있다. 이때, 상기 터빈의 회전에 사용된 증기는 복수부(4)를 통해 냉각되어 상기 열교환수단(2)으로 재공급된다. The heated fluid heats the water in the
한편, 상기 반응기(100)는 융합부(10), 연료공급부(20), 공급라인(30), 그리고 배출라인(40)을 포함한다. Meanwhile, the
여기서, 상기 융합부(10)는 한쌍의 전극판(11,12)과, 상기 전극판(11,12) 사이의 공간을 따라 기설정된 간격으로 이격 배치되는 복수개의 금속격막판(13)을 포함한다. 이때, 상기 전극판(11,12) 및 상기 금속격막판(13)은 금속 재질로 구비됨이 바람직하다. The
그리고, 상기 각 전극판(11,12)은 내면이 상호 대향되도록 배치되며, 상기 각 전극판(11,12)의 외면에는 전원이 입력되는 전극부(11d)가 구비된다. 이때, 상기 전극부(11d)는 상기 전극판(11)에 일체로 구비될 수 있으며, 상기 전극판(11)의 소재보다 높은 전도성을 가진 금속부재가 덧대어져 구비되는 것도 가능하다. Each of the
또한, 상기 금속격막판(13)은 복수개로 구비되며, 상기 각 전극판(11,12) 사이의 공간을 따라 일렬로 배치된다. 즉, 전방의 전극판(11)과 후방의 전극판(12) 사이로 복수개의 금속격막판(13)이 배치되되, 금속격막판과 금속격막판, 금속격막판 및 전극판은 상호 이격되도록 배치된다. The plurality of
이때, 하나의 금속격막판과 인접한 금속격막판 사이의 간격이 좁을수록, 상기 금속격막판의 갯수가 증가될 수 있수록 상기 전해액의 양자와 전자 간의 충돌이 용이하게 이루어질 수 있다. At this time, as the distance between one metal septum plate and the adjacent metal septum plate is narrower, and the number of the metal septum plates is increased, collision between both of the electrolytic liquid and electrons can be facilitated.
상세히, 일측 전극판(11)의 전극부에 양의 전극이 연결되고, 타측 전극판(12)의 전극부에 음의 전극이 연결되면, 상기 각 전극판 및 상기 각 금속격막판 사이에 충진된 전해액을 통해 전자가 이동될 수 있다. In detail, when a positive electrode is connected to the electrode portion of one
이때, 상기 전자는 전해액을 따라 일방향으로 이동되는데, 상기 전자가 상기 금속격막판에 접하여 금속격막판을 통과하면 증폭 가속도 운동을 통해 전자의 운동에너지가 증가하게 되며, 여러 겹의 금속격막판을 통과함에 따라 높은 운동에너지를 가지게 된다. At this time, the electrons are moved in one direction along the electrolyte. When the electrons pass through the metal septum plate in contact with the metal septum plate, the kinetic energy of the electrons is increased through the amplification acceleration movement, and the multi- The higher kinetic energy is obtained.
여기서, 증폭 가속도 운동은 상기 전자가 금속 전자 사이의 좁은 공간을 통과하며 이동 속도가 증가하는 것을 의미한다. Here, the amplification acceleration movement means that the electrons pass through a narrow space between the metal electrons and the movement speed increases.
그리고, 서로 반대 방향으로 운동하는 양자와 전자가 충돌하여 쿨롱 장벽을 초과하는 에너지가 발생되고 전해액(s)에 핵융합이 발생될 수 있다. Then, the electrons moving in opposite directions collide with each other, resulting in energy exceeding the Coulomb barrier, and fusion may occur in the electrolyte solution s.
여기서, 상기 전해액(s)은 상기 전극판(11,12) 사이의 전류 흐름을 위한 전해질이 용해되되, 상기 전자의 증폭 가속도 운동을 통해 핵융합되는 중수소를 포함하는 중수로 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 전해질은 수산화칼륨(KOH)으로 구비될 수 있다. The electrolyte solution s is preferably a heavy water solution containing deuterium dissolved in an electrolyte for current flow between the
물론, 상기 전해액(s)은 수산화칼륨(KOH)이 용해된 경수가 사용되는 것도 가능하며 경수 사용시에도 핵융합에 따른 중성자가 검출되지만, 핵융합시 발생되는 질량 결손에 따른 열에너지의 발생량 증대와, 핵융합 반응의 중첩을 위해 중수를 사용함이 바람직하다. Of course, the electrolytic solution (s) can be made of hard water in which potassium hydroxide (KOH) is dissolved, and neutrons due to fusion are detected in the case of using hard water. However, the generation of heat energy due to mass deficiency It is preferable to use heavy water for the superposition of the water.
여기서, 상기 전해액(s)은 전해액의 농도가 높고, 각 전극부에 인가되는 전압 및 전류가 높을수록 핵융합 반응이 활발하게 발생될 수 있다. Here, the higher the concentration of the electrolytic solution and the higher voltage and current applied to each electrode unit, the more active the fusion reaction.
그리고, 상기 융합부(10)에서 핵융합 반응이 발생되면 부산물이 형성되며, 상기 부산물은 수소의 핵융합에 따른 중성자 입자를 포함하며, 물, 수산화칼륨 등을 더 포함할 수 있다. When the fusion reaction occurs in the
여기서, 상기 융합부(10)는 내부에 수납공간이 형성된 절연케이스(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 전극판과 상기 금속격막판은 상기 수납공간 내부에 배치될 수 있다. Here, the
이처럼, 상기 융합부(10)는 한쌍의 전극판(11,12), 전극판(11,12) 사이의 공간을 따라 배치된 복수개의 금속격막판(13)으로 구비되어, 상기 전극판(11,12)에 전원이 인가되기만 하면 전극판(11,12) 및 금속격막판(13) 사이의 전해액에 핵융합 반응이 발생되므로 환경조건의 제약이 최소화됨에 따라 장치 구조가 단순화될 수 있어 장치의 생산비용이 절감될 수 있다. The
한편, 상기 융합부(10)는 상기 전극판(11,12) 및 상기 금속격막판(13)을 구획하는 절연패킹(14)을 더 포함함이 바람직하다. The
여기서, 상기 전극판(11,12) 및 상기 금속격막판(13)의 외곽 영역에는 복수개의 체결홀(11a,13a)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 체결홀(11a,13a)는 전극판(11,12) 내지 금속격막판(13)의 외곽 영역을 따라 원을 이루도록 배치되며, 각 체결홀(11a,13a)은 인접한 전극판 내지 금속격막판에 형성된 체결홀과 상호 대향되도록 구비된다. A plurality of
그리고, 일렬로 배치된 각 체결홀(11a,13a)를 따라 볼트부재 등이 삽입되어 상기 전극판 및 금속격막판이 결합될 수 있다. A bolt member or the like may be inserted along each of the
한편, 상기 절연패킹(14)은 링 형상으로 구비된 몸체부(14c)와, 상기 각 체결홀(11a,13a)에 삽입되도록 상기 몸체부(14c)의 일면을 따라 돌설되되 내부에 관통홀(14b)이 형성된 복수개의 돌기부(14a)를 포함함이 바람직하다. The insulating
즉, 상기 볼트부재는 상기 체결홀(11a,13a)에 삽입된 상기 돌기부(14a)의 관통홀(14b)을 통과하게 되며, 상기 돌기부(14a)를 통해 금속격막판 내지 전극판과 절연될 수 있다. That is, the bolt member passes through the through
이때, 상기 몸체부(14c)는 상기 체결홀(11a,13a)이 형성된 영역을 따라 배치되어 상기 전극판(11,12) 및 상기 금속격막판(13) 사이에 삽입된다. 이에 따라, 상기 전극판(11,12) 및 상기 금속격막판(13), 그리고 상기 금속격막판과 금속격막판 사이에 전해액이 충진될 수 있는 공간이 형성될 수 있다. At this time, the
그리고, 상기 절연패킹(14)은 소정의 탄성력을 갖되 고온에 안정하고 전기절연성을 갖는 실리콘 등의 소재로 구비됨이 바람직하다. The insulating
여기서, 상기 전극판(11,12) 및 상기 금속격막판(13), 그리고, 상기 전해액은 핵융합 반응시 발생된 방사능을 차폐할 수 있다. Here, the
이에 따라, 상기 볼트부재를 통해 상기 각 전극판(11,12)에 인가된 전원이 상기 금속격막판(13)으로 직접 유동되는 것이 방지될 수 있으며, 전해액을 따라 이동되는 전자가 금속격막판(13)을 통과함에 따른 증폭 가속도 운동이 원활하게 발생될 수 있으며, 이를 통한 핵융합 반응이 안정적으로 이루어질 수 있다. Accordingly, power applied to the
한편, 상기 연료공급부(20)는 저수탱크(20a), 압력조절장치(21.22), 수위조절장치(24,25), 그리고 온도조절장치를 포함한다. Meanwhile, the
상세히, 상기 저수탱크(20a)는 내부에 상기 전해액(s)이 충진되되 상기 열교환수단(2)과 연결된 유체순환라인(2a)이 경유되는 수용공간이 형성된다. 이때, 상기 저수탱크(20a)는 높은 압력과 열을 견딜 수 있도록 견고하면서도 반응성이 낮은 소재로 구비됨이 바람직하다. In detail, the
그리고, 상기 수용공간에 충진된 전해액(s)은 공급라인(30)을 따라 상기 융합부(10)로 공급된다. 이때, 상기 전해액(s) 및 상기 부산물은 핵융합 반응에 수반된 열로 가열되고 상기 배출라인(40)을 따라 상기 수용공간에 저장되며, 상기 수용공간의 온도가 상승하게 된다. The electrolyte solution s filled in the accommodation space is supplied to the
이에 따라, 상기 유체순환라인(2a)을 통해 상기 수용공간 및 상기 열교환수단 사이로 순환되는 유체가 가열될 수 있으며, 상기 가열된 유체를 통해 고온 고압의 증기가 발생되고 터빈의 고속 회전이 이루어질 수 있다. Accordingly, the fluid circulating between the accommodation space and the heat exchange means can be heated through the
이때, 상기 압력조절장치(21,22)는 상기 수용공간의 압력을 측정하는 압력계(22)와, 상기 수용공간을 선택적으로 개폐하는 압력조절밸브(21)를 포함하며, 상기 압력조절밸브(21)는 상기 압력계를 통해 측정된 상기 수용공간의 압력이 일정 수치 이상일 때 개방되어 상기 수용공간의 압력을 일정한 수치 이하로 유지할 수 있다. The
즉, 상기 수용공간과 연결된 융합부(10)에서 핵융합 반응이 발생되면, 상기 부산물은 상기 배출라인(40)을 따라 상기 수용공간으로 충진되며 상기 수용공간의 압력이 증가하게 된다. That is, when a fusion reaction occurs in the
이때, 상기 수용공간의 압력이 일정한 수치 이상이 되면 상기 압력조절밸브(21)를 개방하여 상기 충진된 부산물이 배출될 수 있다. 여기서, 상기 압력조절밸브(21)에는 상기 배출되는 부산물의 수집을 위한 포집 탱크 등이 구비됨이 바람직하며, At this time, when the pressure of the accommodation space becomes a predetermined value or more, the
그리고, 상기 수위조절장치(24,25)는 상기 수용공간의 수위를 측정하는 수위계(24)와, 전해액 보충을 위한 보충 밸브(25)를 포함하며, 전해액의 수위가 일정 수치 이하로 낮아지면 상기 보충 밸브(25)를 통해 부족한 전해액이 충진될 수 있다. The water
또한, 상기 온도조절장치는 상기 전해액의 온도를 측정하는 온도계(23)와, 상기 유체순환라인의 유체 순환속도를 조절하는 펌프(미도시)로 구비될 수 있다.The temperature controller may include a
이때, 상기 전해액의 온도가 일정 수치 이상이면 상기 유체순환라인(2a)을 통해 수용공간의 열을 흡수하는 유체의 순환속도를 증가시켜 상기 수용공간의 온도를 감소시킬 수 있다. At this time, if the temperature of the electrolytic solution is a certain value or more, the circulation speed of the fluid absorbing the heat of the accommodation space can be increased through the
한편, 상기 공급라인(30)은 상기 수용공간의 전해액을 상기 융합부(10)로 공급하도록 상기 저수탱크(20a)를 상기 전극판(11,12)의 일측으로 연결한다. The
그리고, 상기 배출라인(40)은 상기 핵융합 반응에 따른 부산물 및 상기 핵융합 반응으로 가열된 전해액을 상기 수용공간으로 배출하도록 상기 저수탱크(20a)를 상기 전극판(11,12)의 타측으로 연결한다. The
이때, 상기 전극판(11,12)의 타측은 높은 온도의 전해액 및 부산물이 상승된 상태에서 원활한 배출이 가능하도록 상기 전극판(11,12)의 일측보다 높은 부분을 의미함이 바람직하다. At this time, the other side of the
여기서, 상기 공급라인(30) 및 상기 배출라인(40)은 상기 융합부(10)의 양측이 상기 저수탱크(20a)에 연결되도록 각각이 한쌍으로 이루어짐이 바람직하며, 상기 전해액의 순환 및 상기 부산물의 배출이 더욱 원활하게 이루어질 수 있다. The
한편, 상기 전극판(11,12) 및 상기 금속격막판(13)의 상부에는 상호 대향되는 부분을 따라 상부 유체홀(11b,13b))이 형성되되, 상기 전극판(11,12) 및 상기 금속격막판(13)의 하부에는 상기 전해액이 유동되는 하부 유체홀(11c,13c)이 형성됨이 바람직하다. The
이때, 상기 전극판(11,12)의 상부 및 하부 유체홀(11b,11c)은 상기 배출라인(40) 및 상기 공급라인(30)과 각각 연결될 수 있다. 즉, 상기 전극판(11,12)의 상부 유체홀(11b)은 상기 배출라인(40)과 연결되고, 상기 전극판(11,12)의 하부 유체홀(11c)은 상기 공급라인(30)과 연결됨이 바람직하다. The upper and lower
그리고, 상기 각 유체홀(11b,11c,13b,13c)는 상기 체결홀(11a,13a)의 내부 영역에 형성됨이 바람직하다. The fluid holes 11b, 11c, 13b, and 13c may be formed in the inner regions of the
상세히, 상기 연료공급부(20)에 충진된 전해액(s)은 상기 공급라인(30)을 따라 유동되어 상기 전극판(11,12)의 하부 유체홀(11c), 상기 각 금속격막판(13)의 하부 유체홀(13c)을 통과하여 상기 전극판(11,12) 및 상기 금속격막판(13) 사이의 공간으로 충진될 수 있다. The electrolyte s filled in the
이때, 상기 공급라인(30)에는 상기 전해액의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(미도시)가 구비됨이 바람직하다. At this time, the
그리고, 상기 각 전극판(11,12)에 전원이 공급되면, 전자의 증폭 가속도 운동을 통해 핵융합 반응이 발생되며, 핵융합 반응에 따른 부산물은 상기 각 금속격막판(13)의 상부 유체홀(13b)을 따라 유동되고 상기 전극판(11,12)의 상부 유체홀(11b)을 통과하여 상기 배출라인(40)으로 배출될 수 있다. When power is supplied to each of the
이때, 상기 부산물과 함께 상기 핵융합 반응에 의해 가열된 전해액이 상기 연료공급부(20)로 배출될 수 있다. At this time, the electrolytic solution heated by the fusion reaction together with the by-product may be discharged to the
표 1은 330리터의 전해액을 상기 융합부(10)와 연결된 연료공급부(20)에 주입하고 전극부에 전압 270V(DC), 전류 93A를 인가했을 때 시간 경과에 따른 전해액의 온도변화를 나타낸 것이다. Table 1 shows the temperature change of the electrolyte over time when 330 liters of electrolyte was injected into the
(cm)Electrolyte height
(cm)
(L)Production per second
(L)
(㎣)Yield per hour
(㎣)
표 2는 지름 40cm, 높이 105cm 원통으로 구비된 연료공급부(20)에 2kgf/㎠의 압력까지 부산물이 충진되는 시간을 측정하였으며, 연료공급부에 충진된 전해액의 높이 변화를 주며 2kgf/㎠의 압력까지 부산물이 충진되는 시간으로 생산량을 추산한 것이다. Table 2 shows the time at which the byproduct was filled up to a pressure of 2 kgf /
표 1 내지 표 2에서 보는 바와 같이, 전극부에 인가된 전력은 25Kwh로, 단순한 전기분해를 통한 수소, 산소 가스를 가정할 때 발생되는 가스량은 3.4Kwh 당 1㎣이나 본 실험에서는 25Kwh에 8㎣로 3.1Kwh 당 1㎣의 부산물이 발생된다. As shown in Tables 1 to 2, the electric power applied to the electrode portion is 25 Kwh. Assuming hydrogen and oxygen gas through simple electrolysis, the amount of gas generated is 3.4 kwh per 1 kW, By-product per 3.1 Kwh.
또한, 상기 부산물의 발생과 함께 상기 연료공급부(20)에 수용된 전해액의 온도 변화를 통해 시간당 8910Kcal 이상의 열에너지가 추가적으로 발생됨을 알 수 있다. In addition, it can be seen that, along with the generation of the by-product, a thermal energy of 8910 Kcal or more per hour is additionally generated through the temperature change of the electrolyte solution stored in the
이때, 발생된 열량은 반응 가스의 생산과 함께 질량 결손을 통해 열에너지를 다량 방출하는 핵융합 반응에 의한 것으로 추론할 수 있다.In this case, it can be deduced that the generated heat amount is due to fusion reaction in which mass production of the reaction gas is accompanied by mass release of heat energy.
본 실험에서 사용된 전해액은 수산화칼륨이 5%의 농도로 혼합된 경수로 다소 낮은 발열량을 보여주지만, 중수를 사용할 경우에 경수소와 중수소의 질량 차이를 감안하면 4000배 이상의 열량이 발생될 수 있다. The electrolytic solution used in this experiment shows somewhat low calorific value in light water mixed with potassium hydroxide at 5% concentration. However, when heavy water is used, calorific value of more than 4000 times may be generated considering difference in mass between water and deuterium.
또한, 중성자 계측기로 상기 융합부(10)를 계측하면 중성자 100cps와 감마선 421cps가 검출되며, 통상적으로 중성자 방출 자체가 핵융합 반응을 나타내는 증거라는 과학계의 정론이 상기 융합부(10)에서 핵융합 반응이 발생됨을 뒷받침한다. In addition, when the
이때, 사용된 중성자 계측기는 RAE SYSTEM사의 NeutronRAE II이며, 상기 중성자는 계측기의 측정한계치인 100cps가 검출되어 그 이상의 중성자가 발생됨을 알 수 있다. At this time, the neutron instrument used is NeutronRAE II of RAE SYSTEM, and the neutron is detected as a measurement limit of 100 cps, so that more neutrons are generated.
이처럼, 상기 융합부(20)는 다단 배치된 금속격막판(13)을 통과하는 전자의 증폭 가속도 운동을 이용하여 저온 환경 하에서도 핵융합 반응을 발생시킬 수 있으므로 투입 에너지를 최소화하면서도 환경 오염의 염려가 없이 대량의 열에너지를 생산할 수 있는 고효율의 발전이 가능한 핵융합의 기반 기술 장치를 제공할 수 있다. Since the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템의 반응기에서 하부 유체홀의 배치를 나타낸 예시도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저온 핵융합 발전시스템의 반응기에서 하부 유체홀의 단면을 나타낸 단면도이다.FIG. 6 is a view illustrating an arrangement of a lower fluid hole in a reactor of a low temperature fusion fusion power generation system according to another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of a lower fluid hole in a reactor of a low temperature fusion fusion Fig.
본 실시예에서는 하부 유체홀의 배치 형태 및 하부 유체홀의 단면 구조를 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다. In this embodiment, the basic configuration except for the arrangement of the lower fluid holes and the sectional structure of the lower fluid holes is the same as that of the above-described embodiment, so that a detailed description of the same configuration will be omitted.
도 6 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 상기 각 전극판(111) 및 상기 각 금속격막판의 하부 유체홀(111c)은 인접한 다른 전극판 및 금속격막판의 하부 유체홀(113c)과 상이한 위치를 따라 형성됨이 바람직하다. 6 to 7, the
예를 들어, 전방에 배치된 전극판(111)의 하부 유체홀(111c)은 및 후방에 배치된 전극판의 하부 유체홀(111c)은 각 판의 측부에 형성되되, 상기 각 금속격막판의 하부 유체홀(113c)는 상기 전방측 및 후방측 전극판의 하부 유체홀(111c) 사이를 반원을 그리며 연결하도록 배치될 수 있다. For example, the
이에 따라, 상기 하부 유체홀(111c,113c)을 따라 유동되는 전해액이 상기 각 금속격막판에 충돌되며 각 판 사이에 충진된 전해액에 난류 흐름이 형성되므로 전자의 고속 이동에 따른 양자와의 충돌이 한층 활발하게 이루어질 수 있으며, 전자 및 양자의 충돌에 따른 핵융합 반응속도가 향상될 수 있다. Accordingly, the electrolyte flowing along the lower fluid holes 111c and 113c collides with the respective metal septum plates, and turbulent flow is formed in the electrolytic solution filled between the plates, so that the collision with the electrons due to the high- And the speed of the fusion reaction due to the collision of electrons and protons can be improved.
또한, 상기 하부 유체홀(111c)의 내주에는 나선홈부(111e)가 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 나선홈부(111e)를 통과하는 전해액은 나선형의 와류 흐름을 형성하며 내부 이온의 운동량이 증가하게 된다. In addition, a
이에 따라, 금속격막판을 통과한 전자와 전해액의 양자 간의 충돌확률이 향상될 수 있으며 핵융합 반응이 활발하게 이루어질 수 있다.Accordingly, the probability of collision between electrons passing through the metal septum plate and the electrolytic solution can be improved, and the fusion reaction can be actively performed.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and variations and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. And such modifications are within the scope of the present invention.
1: 저온 핵융합 발전시스템
2: 열교환수단
2a: 유체순환라인
3: 발전기
100: 반응기
10: 융합부
11,12,111: 전극판
13: 금속격막판
14: 절연패킹
20: 연료공급부
21: 압력조절밸브
22: 압력계
23: 온도계
24: 수위계
25: 보충 밸브
30: 공급라인
40: 배출라인1: low temperature fusion power generation system 2: heat exchange means
2a: fluid circulation line 3: generator
100: Reactor 10: Fusion unit
11, 12, 111: Electrode plate 13:
14: Insulation packing 20: Fuel supply part
21: Pressure regulating valve 22: Manometer
23: thermometer 24: water gauge
25: Replacement valve 30: Supply line
40: discharge line
Claims (5)
상호 대향되도록 배치되되 외면을 따라 전원이 입력되는 전극부가 구비된 한쌍의 전극판과, 전해액의 전자가 가속도 운동되어 통과되도록 상기 전극판의 내면 사이 공간을 따라 기설정된 간격으로 이격 배치되는 복수개의 금속격막판을 포함하는 융합부;
내부에 상기 전해액이 충진되되 상기 열교환수단과 연결된 유체순환라인이 경유되는 수용공간이 형성된 저수탱크와, 상기 수용공간의 압력을 조절하는 압력조절장치와, 상기 전해액의 수위를 조절하는 수위조절장치와, 상기 전해액의 온도를 조절하는 온도조절장치를 포함하는 연료공급부;
상기 수용공간의 전해액을 상기 융합부로 공급하도록 상기 저수탱크를 상기 전극판의 일측으로 연결하는 공급라인; 및
상기 핵융합 반응에 따른 부산물 및 상기 핵융합 반응으로 가열된 전해액을 상기 수용공간으로 배출하도록 상기 저수탱크를 상기 전극판의 타측으로 연결하는 배출라인을 포함하는 핵융합 발전시스템.A low-temperature fusion power generation system comprising a reactor in which a fusion reaction is generated, a heat exchange unit for heat exchange in the reactor, and a generator that generates electricity using steam generated from the heat exchange unit,
A pair of electrode plates disposed to face each other and having an electrode portion to which power is input along an outer surface; a plurality of metal plates arranged to be spaced apart at predetermined intervals along a space between the inner surfaces of the electrode plates, A fusion section including a trapping plate;
A water storage tank filled with the electrolytic solution and having an accommodation space through which a fluid circulation line connected to the heat exchange unit is formed; a pressure regulating device for regulating the pressure of the accommodating space; a water level regulating device for regulating the level of the electrolytic solution; A fuel supply unit including a temperature regulating device for regulating the temperature of the electrolytic solution;
A supply line connecting the storage tank to one side of the electrode plate to supply the electrolyte in the accommodation space to the fusion unit; And
And a discharge line connecting the storage tank to the other side of the electrode plate to discharge by-products resulting from the fusion reaction and the electrolyte heated by the fusion reaction into the accommodation space.
상기 전해액은 상기 전극판 사이의 전류 흐름을 위한 전해질이 용해되되 상기 전자의 가속도 운동을 통해 핵융합되는 중수소를 포함하는 중수로 구비됨을 특징으로 하는 핵융합 발전시스템. The method according to claim 1,
Wherein the electrolyte solution comprises heavy water containing deuterium dissolved in an electrolyte for current flow between the electrode plates and fusion-bonded through acceleration movement of the electrons.
상기 전극판 및 상기 금속격막판의 상부에는 상호 대향되는 부분을 따라 상부 유체홀이 형성되되, 상기 전극판 및 상기 금속격막판의 하부에는 상기 전해액이 유동되는 하부 유체홀이 형성되며,
상기 전극판의 상부 및 하부 유체홀은 상기 배출라인 및 상기 공급라인과 각각 연결됨을 특징으로 하는 핵융합 발전시스템.The method according to claim 1,
An upper fluid hole is formed along a portion of the upper surface of the electrode plate and the upper surface of the metal septum plate opposite to each other, a lower fluid hole through which the electrolyte flows, is formed below the electrode plate and the metal septum plate,
Wherein the upper and lower fluid holes of the electrode plate are connected to the discharge line and the supply line, respectively.
상기 각 전극판 및 상기 각 금속격막판의 하부 유체홀은 인접한 다른 전극판 및 금속격막판의 하부 유체홀과 상이한 위치를 따라 형성되되, 상기 전해액의 통과시 와류 흐름이 형성되도록 상기 하부 유체홀의 내주에는 나선홈부가 형성됨을 특징으로 하는 핵융합 발전시스템. The method of claim 3,
The lower fluid holes of each of the electrode plates and the metal septum foil are formed along a position different from the lower fluid holes of the adjacent electrode plates and the metal septum plate, Wherein a spiral groove portion is formed in the first end portion.
상기 융합부는 상기 전극판 및 상기 금속격막판을 구획하는 절연패킹을 더 포함하되, 상기 전극판 및 상기 금속격막판의 외곽 영역에는 복수개의 체결홀이 형성되고,
상기 절연패킹은 링 형상으로 구비된 몸체부와, 상기 각 체결홀에 삽입되도록 상기 몸체부의 일면을 따라 돌설되어 내부에 관통홀이 형성된 복수개의 돌기부를 포함함을 특징으로 하는 핵융합 발전시스템. The method according to claim 1,
Wherein the fusion portion further comprises an insulating packing for separating the electrode plate and the metal septum plate, wherein a plurality of fastening holes are formed in an outer region of the electrode plate and the metal septum plate,
Wherein the insulating packing includes a body portion formed in a ring shape and a plurality of protrusions protruding along one surface of the body portion to be inserted into the respective fastening holes and having a through hole formed therein.
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---|---|---|---|
KR1020150048192A KR20160119481A (en) | 2015-04-06 | 2015-04-06 | generating system using cold fusion |
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CN111081388A (en) * | 2018-10-19 | 2020-04-28 | 核工业西南物理研究院 | Efficient steam generation system suitable for pulse power reactor |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20060105402A (en) | 2005-04-01 | 2006-10-11 | 김진숙 | Method of promoting nuclear fusion and nuclear fusion devices thereby |
-
2015
- 2015-04-06 KR KR1020150048192A patent/KR20160119481A/en not_active IP Right Cessation
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