PT108475A

PT108475A - Dispositivo eletromecânico e processo para fusão controlada do deutério

Info

Publication number: PT108475A
Application number: PT108475A
Authority: PT
Inventors: Jesus Cardoso Virgílio
Original assignee: Jesus Cardoso Virgílio
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2015-05-14
Publication date: 2016-11-14

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UM DISPOSITIVO ELETROMECÂNICO E PROCESSO PARA REALIZAÇÃO DE FUSÃO CONTROLADA DO DEUTÉRIO, COM APLICAÇÃO TANTO EM CENTRAIS ELÉTRICAS DE GRANDE DIMENSÃO COMO EM VEÍCULOS MOTORIZADOS, POR EXEMPLO. O DISPOSITIVO COMPREENDE UMA PRIMEIRA CÂMARA (1) DE IONIZAÇÃO COMPREENDENDO UM ELÉCTRODO (11) NEGATIVO LIGADO A UM GERADOR (12) DE IMPULSOS ELÉTRICOS E UM ELÉCTRODO (13) POSSUINDO UM ORIFÍCIO DE PASSAGEM E LIGADO À TERRA; UMA SEGUNDA CÂMARA (2) DE ACELERAÇÃO COMPREENDENDO UM ELÉCTRODO (21) POSITIVO LIGADO A UMA FONTE (22) DE ALIMENTAÇÃO; UMA TERCEIRA CÂMARA (3) DE FUSÃO COMPREENDENDO UM ELÉCTRODO (31) NEGATIVO ELETRICAMENTE LIGADO AO ELÉCTRODO (21) POSITIVO E UM ELÉCTRODO (32) POSSUINDO UM ORIFÍCIO DE PASSAGEM E LIGADO Á TERRA; UMA PLACA (34) ESPELHADA; E UMA BOMBA (33) DE VÁCUO; EM QUE AS CÂMARAS (1, 2, 3) ESTÃO SEQUENCIALMENTE INTERLIGADAS. O PROCESSO COMPREENDE, ENTRE OUTROS PASSOS, DIRIGIR OS DEUTERÕES ACELERADOS PARA O SISTEMA ELECTROESTÁTICO DE FOCAGEM CONSTITUÍDO PELOS ELÉTRODOS (31, 32).

Description

DESCRIÇÃO

"DISPOSITIVO ELETROMECÂNICO E PROCESSO PARA FUSÃO CONTROLADA DO DEUTÉRIO"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um dispositivo eletromecânico e processo para realização de fusão controlada do deutério. A invenção é aplicável na transformação do calor em energia, por exemplo por meio de células fotoelétricas, pares termoelétricos e outros meios adequados. A presente invenção aplica-se tanto em centrais elétricas de grande dimensão como em veiculos motorizados, por exemplo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os processos e dispositivos conhecidos para obtenção de energia baseados em fusão nuclear são complexos e muito dispendiosos, envolvendo meios técnicos e financeiros frequentemente inacessíveis à sua implementação industrial.

Atualmente, as máquinas ou dispositivos elétricos que realizam estas funções, utilizam campos magnéticos com forma toroidal, onde circula deutério e trítio ionizado, estes aquecidos por raios lazer. As caraterísticas técnicas são geralmente mantidas secretas. Sabe-se, contudo, que a potência gerada é relativamente baixa e o seu custo elevado, daí a razão de não se ter generalizado o seu uso. 0 princípio de funcionamento da presente invenção baseia-se no estudo da constituição do núcleo do átomo de deutério (deuterão). A ciência atual considera o deuterão constituído por um protão e um neutrão unidos por uma interação forte. Assim, com base nos conhecimentos atuais, considera-se que o deuterão é um sistema planetário no qual dois protões qiram em torno de um eletrão. Calculou-se o raio do núcleo em 2,86xl0“14 m e o potencial de barreira, em relação a outro deuterão em 5xl0-11 joules. Designa-se potencial de barreira o trabalho necessário para atrair um protão, ou um eletrão, desde o infinito até uma esfera com o raio atrás referido e uma carga unitária (eletrão ou protão).

Tendo em conta as crescentes necessidades energéticas, são necessários equipamentos e processos, baseados em fusão nuclear, de concepção mais simples, que possam ultrapassar ou atenuar os inconvenientes acima mencionados. A presente invenção tem como objetivo proporcionar um dispositivo e processo para realização da fusão controlada do deutério que supere ou atenue os problemas do estado da técnica e proporcione uma maior versatilidade na utilização do processo de fusão nuclear para suprimento energético a equipamentos normalmente utilizados nas atividades humanas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Fazendo referência à Fig. 1, o dispositivo de fusão controlada de deutério da presente invenção é caracterizado por compreender: uma primeira câmara (1) de ionizaçao compreendendo • um eléctrodo (11) negativo ligado a um gerador (12) de impulsos elétricos e • um eléctrodo (13) preparado para ser ligado à terra; uma segunda câmara (2) de aceleração compreendendo • um eléctrodo (21) positivo ligado a uma fonte (22) de alimentação; uma terceira câmara (3) de fusão compreendendo • um eléctrodo (3i) negativo eletricamente ligado ao eléctrodo (2!) positivo e • um eléctrodo (32) preparado para ser ligado á terra; • uma placa (34) espelhada; e • uma bomba (33) de vácuo, em que as referidas câmaras (1, 2, 3) estão sequencialmente interligadas em comunicação de feixe de deuterões da câmara (1) para a câmara (3), estando a câmara (2) disposta entre as câmaras (1, 3); cada um dos eléctrodos (13, 2i) compreende um orifício de passagem; e a placa (3 4) espelhada está disposta a jusante do eléctrodo (21) para proteção térmica do último.

Numa forma de realização, a referida câmara (1) de ionização do dispositivo é um tubo de raios catódicos e a referida câmara (3) de fusão é um tubo de vidro com duas tampas cónicas, sendo os eléctrodos (13, 2i) tubos construídos em aço e magnetizados longitudinalmente.

Numa outra forma de realização da invenção, o orifício de passagem dos eléctrodos (13, 23) possui um diâmetro de 0,1 mm.

Ainda numa outra forma de realização, os referidos elétrodos (31, 32) possuem uma forma em aro.

De um modo preferido, a fonte (22) de alimentação fornece uma tensão de 5xl04 V. A presente invenção refere-se ainda a um processo de fusão controlada de deutério, o processo caracterizado por compreender os passos de: a) introduzir deutério a baixa pressão numa câmara (1) de ionização compreendendo um eléctrodo (11) negativo ligado a um gerador (12) de impulsos elétricos, e um eléctrodo (13) ligado à terra; b) emitir um impulso elétrico por intermédio do gerador (12) de impulsos elétricos de modo a produzir um feixe de deuterões obtido por ionização do deutério; c) acelerar o feixe de deuterões por meio de uma diferença de potencial estabelecida entre o eléctrodo (13) ligado à terra e um eléctrodo (23) positivo disposto numa câmara (2) de aceleração ligada à câmara (1) de ionizaçao e em comunicação de feixe de deuterões com esta; d) dirigir os deuterões acelerados para um sistema electroestático de focagem constituído por elétrodos (3i, 32) , estando os elétrodos (3i, 32) dispostos numa câmara (3) de fusão ligada em comunicação de feixe de deuterões com a câmara (2) de aceleração e a jusante desta, em que os elétrodos (3i, 32) definem um ponto de focagem a meia distância entre si.

De um modo preferido o processo da invenção compreende ainda um passo de remoção de hélio gerado e deutério não consumido da câmara (3) de fusão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A seguir procede-se à descrição da invenção fazendo referência ao desenho anexos, em que a Fig. 1 representa esquematicamente uma forma de realização do dispositivo da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção será descrita a seguir com referência a uma forma de realização exemplificativa e não limitativa da invenção, ilustrada na Fig. 1. A presente invenção permite obter um sistema simples e, por conseguinte, pouco dispendioso, de produção de energia. 0 dispositivo da presente invenção pode ser construído a custo reduzido e com dimensões que permitem a sua utilização, por exemplo, em veículos motorizados. A invenção refere-se a um dispositivo eletromecânico e processo de realização de fusão controlada do deutério. 0 dispositivo é constituído por três câmaras interligadas: a câmara (1) de ionização, a câmara (2) de aceleração e a câmara (3) de fusão. A câmara (1) de ionização, na qual é introduzido deutério a baixa pressão (cerca de 4 mbar), pode ser concebida como um tubo de raios catódicos e apresenta um elétrodo (li, I3) em cada extremidade. 0 eléctrodo (li) negativo é alimentado por impulsos elétricos, por exemplo de amplitude de -ΙΟ3 V, e duração regulável, por intermédio de um gerador (12) . 0 eléctrodo (13) é ligado à terra. A aplicação de uma tensão, por exemplo de 1000 V, sob a forma de impulsos de duração regulável, provoca a ionização imediata do deutério. Forma-se assim um feixe de deuterões que saem da câmara (1) de ionização, alinhados pelo seu campo magnético, através de um orifício de cerca de 0,1 mm de diâmetro aberto no elétrodo (13) . Este elétrodo (13) pode possuir a forma de um tubo em aço, magnetizado longitudinalmente, de modo que as linhas de força do campo magnético se fecham pelo interior do tubo.

Depois, os deuterões são acelerados na câmara (2) de aceleração (que está ligada à câmara (1) de ionização a jusante e em comunicação de feixe de deuterões com esta), atraídos pelo elétrodo (21) positivo, que funciona como uma lente magnética, dotado de um orifício com um diâmetro de cerca de 0,1 mm e ligado a uma fonte (22) de alimentação de cerca de 5xl04 V. Numa forma de realização da invenção, este eléctrodo (21) é construído como um tubo em aço e magnetizado longitudinalmente, de modo que o fluxo magnético se fecha pelo interior do tubo.

Os deuterões acelerados na câmara (2) de aceleração entram numa câmara (3) de fusão ligada à câmara (2) de aceleração e em comunicação de feixe de deuterões com esta.

Numa forma de realização, a câmara (3) de fusão é constituída por um tubo de vidro com duas tampas cónicas que fecham as extremidades do tubo, tendo no seu interior dois elétrodos (31, 32) que atuam como lentes electrostáticas. 0 elétrodo (22) está eletricamente ligado ao elétrodo (32) , que em conjunto com o elétrodo (32), que está ligado à terra, formam um sistema electroestático de focagem, que concentra as linhas de força do campo elétrico num ponto intermédio, a meia-distância entre o elétrodo (32) e o elétrodo (32), designado por foco (F) .

Os deuterões acelerados pelo eléctrodo (22) positivo, com energia superior a 104 eletrão-volt (ev), são depois desacelerados pelo eléctrodo (31) negativo e chegam ao foco (F) com velocidade nula mas, neste ponto, são atraídos pelo eléctrodo (3i) negativo invertendo o sentido do movimento inicial, o que provoca a colisão com outros deuterões do mesmo feixe que vêm atrás. Este choque dá-se com velocidade dupla daquela com que os deuterões envolvidos estão animados, pelo facto da colisão se dar entre deuterões que se deslocam em sentidos contrários. Por exemplo, se um comboio de cem carruagens chocar com um muro, soma-se a força de inércia de todas as carruagens e as primeiras serão destruídas. Do mesmo modo, se um comboio de um milhão de deuterões chocar com outro comboio de um milhão de deuterões que vem em sentido contrário, é vencida a barreira potencial entre dois deuterões e dá-se a fusão do primeiro par que se propaga aos restantes deuterões do impulso. Deste modo, o potencial de barreira entre dois deuterões é vencido, dando-se a fusão do primeiro par e uma subsequente reação em cadeia que se propaga aos outros deuterões do feixe que chegam a seguir. A energia da explosão será libertada sob a forma de heliões a alta temperatura e fotões de todas as frequências. Esta energia pode ser aproveitada por células fotoelétricas, por pares termoelétricos e outras formas de transformação do calor em energia. Uma parte dos heliões gerados e de deuterões não consumidos irá atingir o elétrodo (3i) , reduzindo ou anulando o potencial daqueles, o que provoca a descarga de um condensador (Ci) integrado na fonte (22) de alimentação, reduzindo a eficiência desta. Por este motivo, deve ser proporcionado um gerador (12) de impulsos, regulável em duração, que sirva de fonte de alimentação ao elétrodo (11) , para impedir a descarga completa do referido condensador (Ci) . Consegue-se assim que o dispositivo funcione como um gerador de explosões de intensidade e duração controláveis. A temperatura muito elevada dentro da câmara (3) de fusão exige uma construção de elétrodos com material adequado a tais condições, por exemplo, tungsténio. Deve ser proporcionada uma proteção térmica do eléctrodo (21) positivo, que pode ser assegurada por uma placa (34) espelhada. Para remover o hélio gerado e o deutério que não foi consumido de dentro da câmara (3) de fusão, está prevista a utilização de uma bomba (33) de vácuo. A presente invenção é aplicável na produção de energia elétrica, quer em centrais elétricas de grande dimensão, quer em veículos motorizados, utilizando, neste caso, células foto-elétricas arrefecidas a água dispostas no revestimento exterior da câmara (3) de fusão. A descrição aqui apresentada deve ser compreendida como exemplificativa e não limitativa do âmbito da presente invenção, o qual é definido pelas reivindicações anexas.

Lisboa, 14 de Maio de 2015

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de fusão controlada de deutério, o dispositivo caracterizado por compreender: uma primeira câmara (1) de ionização compreendendo • um eléctrodo (11) negativo ligado a um gerador (I2) de impulsos elétricos e • um eléctrodo (13) preparado para ser ligado à terra; uma segunda câmara (2) de aceleração compreendendo • um eléctrodo (2χ) positivo ligado a uma fonte (22) de alimentação; uma terceira câmara (3) de fusão compreendendo • um eléctrodo (31) negativo eletricamente ligado ao eléctrodo (21) positivo e • um eléctrodo (32) preparado para ser ligado á terra; • uma placa (34) espelhada; e • uma bomba (33) de vácuo em que as referidas câmaras (1, 2, 3) estão sequencialmente interligadas em comunicação de feixe de deuterões da câmara (1) para a câmara (3), estando a câmara (2) disposta entre as câmaras (1, 3); cada um dos eléctrodos (13, 2i) compreende um orifício de passagem; e a placa (34) espelhada está disposta a jusante do eléctrodo (21) para proteção térmica do último.
2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida câmara (1) de ionização ser um tubo de raios catódicos.
3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida câmara (3) de fusão ser um tubo de vidro com duas tampas cónicas.
4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os eléctrodos (13, 2i) serem tubos construídos em aço e magnetizados longitudinalmente.
5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido orifício de passagem dos eléctrodos (13, 2i) possuir um diâmetro de 0,1 mm.
6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os referidos elétrodos (31, 32) possuírem uma forma em aro.
7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida fonte (22) de alimentação ser de 5xl04 V.
8. Processo de fusão controlada de deutério caracterizado por compreender os passos de: a) introduzir deutério a baixa pressão numa câmara (1) de ionização compreendendo um eléctrodo (11) negativo ligado a um gerador (12) de impulsos elétricos, e um eléctrodo (13) ligado à terra; b) emitir um impulso elétrico por intermédio do gerador (12) de impulsos elétricos de modo a produzir um feixe de deuterões obtido por ionização do deutério; c) acelerar o feixe de deuterões por meio de uma diferença de potencial estabelecida entre o eléctrodo (13) ligado à terra e um eléctrodo (2i) positivo disposto numa câmara (2) de aceleração ligada à câmara (1) de ionização e em comunicação de feixe de deuterões com esta; d) dirigir os deuterões acelerados para um sistema electroestático de focagem constituído por elétrodos (3i, 32) , estando os elétrodos (3i, 32) dispostos numa câmara (3) de fusão ligada em comunicação de feixe de deuterões com a câmara (2) de aceleração e a jusante desta, em que os elétrodos {3lr 32) definem um ponto de focagem a meia distância entre si.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender ainda um passo de remoção de hélio gerado e deutério não consumido da câmara (3) de fusão.