RU182517U1 - Атомный реактор преобразования ядерной энергии в электрическую - Google Patents
Атомный реактор преобразования ядерной энергии в электрическую Download PDFInfo
- Publication number
- RU182517U1 RU182517U1 RU2018115795U RU2018115795U RU182517U1 RU 182517 U1 RU182517 U1 RU 182517U1 RU 2018115795 U RU2018115795 U RU 2018115795U RU 2018115795 U RU2018115795 U RU 2018115795U RU 182517 U1 RU182517 U1 RU 182517U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- radioactive elements
- nuclear
- electrical energy
- current collectors
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title description 11
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 7
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 6
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 230000005262 alpha decay Effects 0.000 description 1
- 230000005255 beta decay Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21H—OBTAINING ENERGY FROM RADIOACTIVE SOURCES; APPLICATIONS OF RADIATION FROM RADIOACTIVE SOURCES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; UTILISING COSMIC RADIATION
- G21H1/00—Arrangements for obtaining electrical energy from radioactive sources, e.g. from radioactive isotopes, nuclear or atomic batteries
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к ядерной энергетике и может использоваться для получения электрической энергии от электромагнитного излучения радиоактивных элементов. Наружная часть реактора выполнена из плотно подогнанных вертикальных металлических пластин 10 поверх обмотанных индукционной катушкой 5 вдоль всего реактора. Вверху и внизу имеются наружные токосъемники 8. Также снаружи находятся емкость 9 с газообразным веществом под давлением, присоединенная к реактору с помощью трубки 4 с регулирующим клапаном 11 и компрессор 12 с охлаждающей жидкостью, соединенный с реактором патрубками 14. Внутренняя часть реактора выполнена в виде полой металлической емкости, окруженной вокруг «рубашкой охлаждения» (на фиг. не показана), а внутри выполнена из диэлектрического материала 13. По центру реактора вертикально расположены радиоактивные элементы, в качестве которых используются стержни 1 со слабообогащенными изотопами, между которыми расположен регулирующий стержень 3. Стержни с изотопами 1 окружены по всей высоте отражателем нейтронов 2. По торцам радиоактивных элементов в горизонтальном положении, вверху и внизу, расположены пластины, выполняющие роль «анода» 6 и «катода» 7, соединенные с наружными токосъемниками 8. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к ядерной энергетике и может использоваться для получения электрической энергии от электромагнитного излучения радиоактивных элементов.
Известно устройство для получения электроэнергии из внутриатомной за счет радиоактивного альфа - или бета-распада RU 2113739 МПК G21H 1/00, G21H 1/02, состоящее из двух замкнутых металлических оболочек (эмиттера и коллектора). На эмиттере нанесен тонкий слой радиоактивного металла. Между эмиттером и коллектором в вакууме расположена металлическая сетка. Сетка присоединена к высоковольтной обмотке повышающего трансформатора, питаемого от промышленной электросети, а эмиттер и коллектор присоединены к первичной обмотке второго понижающего трансформатора, вторичная обмотка которого присоединена к потребителям электроэнергии. Радиоактивные альфа - или бета-частицы вылетают с поверхности эмиттера и летят к коллектору, и между эмиттером и коллектором возникает постоянный ток высокого напряжения, который переменное напряжение на сетке преобразует через трансформатор в переменный ток промышленного напряжения и частоты. Этот ток направляют автономным потребителям электроэнергии или в общую электросеть.
Известно устройство преобразования энергии WO 2012044879 МПК G21H 1/00; G21H 1/12, устройство преобразования энергии содержит ядерную батарею, источник света, присоединенный к ядерной батареи и выполненный с возможностью получать электрическую энергию от атомной батареи и излучают электромагнитную энергию, и фотоэлемент, выполненный с возможностью приема излучаемой электромагнитной энергии и преобразование получил электромагнитную энергию в электрическую энергию.
Также известен патент RU 2145129 МПК G21H 1/00, сущность изобретения: в центре герметичного вакуумированного кожуха расположена плита, выполненная из композитного материала, содержащего отработанное ядерное топливо. По обеим сторонам пластины параллельно ей установлены металлические экраны. Перед экранами под углом к их поверхности установлены жалюзи в виде конденсаторных пластин, находящихся под напряжением. Электроны, выходящие из плиты, проходят между пластинами жалюзи и создают электрический заряд на поверхности экранов. Электрический заряд с помощью токосъемников через переключатель фаз передается на первичную обмотку трансформатора, на вторичной обмотке которого индуцируется выходной ток.
Недостатками данных аналогов являются низкий уровень коэффициента полезного действия (КПД), короткий срок эксплуатации.
Известен метод и устройство для прямого преобразования радиационной энергии в электрическую WO 2012083392 МПК G21H 1/00, устройство представляет собой объемную систему из линейно упорядоченных плоских электрических емкостей, названой преобразователь. В междуэлектродном пространстве расположен сменяемый, наноразмерный, кластерный, с композитным строением порошкообразный материал, обладающий изоляционным и ферромагнитным свойствами и выполняющий функцию дискретного изолятора. Таким образом, преобразователь поставлен в защитный кожух, имеющий боковые, расположенные друг напротив друга отверстия, подвергается комбинированному, управляемому и проникающему в его объем воздействию радиационного излучения α-, β- и γ- лучей и магнитному полю.
Недостатком изобретения является низкий уровень КПД, узконаправленность применения и использование только как батарею-аккумулятор.
Известно устройство атомного реактора прямого преобразования радиационной энергии в электрическую RU 153422 МПК G21H 1/00, представляет собой атомный реактор состоящий из верхней и нижней части. Внутренняя зона верхней части реактора, является полой и активной, выполнена в виде емкости из легированной стали, в которой расположены стоящие вертикально: радиоактивные элементы и графитный регулирующий стержень. На радиоактивные элементы, нанизаны индукционные катушки, обмотанные по спирали изолированными алюминиевыми проводами. От каждой индукционной катушки, к стене реактора отходят по два изолированных алюминиевых провода (положительный и отрицательный), соединенные со специальными электрическими изоляторами, которые снаружи соединяются с проводником первичной обмотки. По торцам радиоактивных элементов на небольшом расстоянии находятся пластина «анод» и пластина «катод», которые и являются основным «преобразователем» заряженных частиц в электрический ток. Пластины «анод» и «катод» прикреплены к реактору через изолятор с наружными токосъемниками. Снаружи реактор выполнен из стальных пластин плотно прилегающих друг к другу. Верхняя наружная часть обмотана проводником первичной обмотки, а нижняя часть реактора обмотана проводником вторичной обмотки.
К недостаткам можно отнести то, что индукционная катушка обмотана изолированными алюминиевыми проводами, что не является достаточно надежным проводником (в нашем случае эта проблема устраняется благодаря использованию трубки из алюминиевого сплава), а радиоактивные элементы находятся в герметичных трубках, что препятствует в нужной степени, разлету «альфа» и «бэта» частиц, а также отсутствие «рубашки охлаждения» не позволяет использовать реактор при высоких температурах.
Ближайшим аналогом является модифицированное устройство атомного реактора прямого преобразования радиационной энергии в электрическую RU 161260 МПК G21H 1/00, реактор снаружи выполнен в виде вертикальных стальных пластин 10 плотно прилегающих друг к другу, а внутренняя зона является полой и активной, выполнена в виде емкости из легированной стали. Внутри емкости расположены стоящие вертикально: радиоактивные элементы и графитный регулирующий стержень. Радиоактивный элемент выполнен в виде вертикальной трубки запаянной по торцам. По всей высоте трубки имеются «окна» для беспрепятственного разлета «альфа» и «бэта» частиц. Радиоактивные элементы опоясаны, по всей высоте, трубками из сплава алюминия, изолированных друг от друга керамическими изоляторами, и фактически выполняют функцию индукционной катушки. Концы трубок, выходят наружу реактора через его стенку и отделены от корпуса диэлектрическим изолятором. Снаружи трубки соединяются с охлаждающей установкой, через диэлектрическую трубку. Также трубки соединены снаружи с первичной обмоткой при помощи металлической шины. По торцам радиоактивных элементов на небольшом расстоянии находятся пластина «анод» и пластина «катод», которые и являются дополнительным «преобразователем» заряженных частиц в электрический ток, пластины прикреплены к реактору через изолятор с наружными токосъемниками.
Недостатком ближайшего аналога является неспособность получения электрической энергии от высокочастотного электрического магнитного излучения с индукционной катушки внутри реактора, из-за существования в виде некогерентного потока гамма-квантов и частоты порядка 1020 Гц. КПД устройства от заряженных частиц не превышает 1,5%, а при преобразовании энергии частиц КПД и вовсе составит менее 1%.
Задача стоящая перед автором состоит в упрощении конструкции и уменьшении габаритных размеров при увеличении КПД в работе атомного реактора прямого преобразования ядерной энергии в электрическую.
Задача решается благодаря упразднению парогенирирующего оборудования, а также трубопровода и циркуляционных насосов, кроме этого благодаря воздействию радиоактивного излучения на газообразное вещество и получение электрической энергии напрямую от ионизирующего газа (плазмы).
Сущностью полезной модели является возможность получения электрической энергии напрямую, благодаря емкости с газом под давлением, присоединенной к реактору при помощи трубки с регулирующим клапаном, кроме того благодаря использованию в качестве радиоактивных элементов слабообогащенных изотопов, между которыми расположен регулирующий стержень, при этом снаружи по всей высоте, трубки окружены отражателем нейтронов, а по торцам трубок, в горизонтальном положении расположены пластины «анод» и «катод», с выведенными наружу токосъемниками.
На Фиг. показано внутреннее строение атомного реактора.
Реактор состоит из:
1 - стержни со слабообогащенными изотопом, 2 - отражатель нейтронов, 3 - регулирующий стержень, 4 - входная трубка, 5 - индукционная катушка, 6 - пластина «анод», 7 - пластина «катод», 8 - наружными токосъемники, 9 - емкость с газообразным веществом под давлением, 10 - стальные пластины, 11 - регулирующий клапан, 12 - компрессор с охлаждающей жидкостью, 13 - диэлектрический материал стенки реактора, 14 - патрубки подачи охлаждающей жидкости.
Наружная часть реактора выполнена из плотно подогнанных вертикальных металлических пластин 10, поверх обмотанных индукционной катушкой 5 вдоль всего реактора. Вверху и внизу имеются наружные токосъемники 8. Также снаружи находятся емкость 9 с газообразным веществом под давлением, присоединенная к реактору с помощью трубки 4 с регулирующим клапаном 11 и компрессор 12 с охлаждающей жидкостью, соединенный с реактором патрубками 14.
Внутренняя часть реактора выполнена в виде полой металлической емкости окруженной вокруг «рубашкой охлаждения» (на фиг. не показана), а внутри выполнена из диэлектрического материала 13. По центру реактора вертикально расположены радиоактивные элементы, в качестве которых используются стержни 1 со слабообогащенными изотопами, между которыми расположен регулирующий стержень 3. Стержни с изотопами 1 окружены по всей высоте отражателем нейтронов 2. По торцам радиоактивных элементов в горизонтальном положении, вверху и внизу, расположены пластины выполняющие роль «анода» 6 и «катода» 7, соединенные с наружными токосъемниками 8.
Атомный реактор работает следующим образом:
Газообразное вещество поступает из емкости 9 в реактор под давлением. Заполняя внутреннее пространство реактора, газ подвергается электромагнитному излучению от стержней 1 с изотопами. В результате газ ионизируется до состояния плазмы. Электрический ток в индукционной катушке 5 создает магнитное поле, которое воздействует на плазменное состояние газа внутри реактора, в процессе чего создается направленный поток заряженных частиц, которые направлены к пластинам «катод» 7 и «анод» 6 они в свою очередь связаны через стенку реактора с токосъемниками 8 и изоляторами. Излучение от стержней 1 с изотопами сопровождается выделением большого количества тепла, для охлаждения реактора используется «рубашка охлаждения» соединенная снаружи патрубками 14 с компрессором 12 с охлаждающей жидкостью.
В качестве газообразного вещества возможно использовать пары натрия (Na) газообразный гелий (Не), также двуокись углерода (СО2). Эти вещества менее подвержены распаду в активной зоне, не активируются, а двуокись углерода прекрасно диссоциируется на ионы.
Реакция взаимодействия нестабильных изотопов - реакция деления ядер. Как правило деление ядра сопровождается альфа или бета излучением и в основном гамма излучением. Гамма излучение проходит сквозь вещество не встречает «препятствий», но при этом ионизирует это вещество. Проходя сквозь газ гамма - лучи ионизируют его до состояния плазмы.
Внутри реактора между радиоактивными стержнями 1 с изотопами, происходит ядерная реакция, при помощи отражателя нейтронов 2 и регулирующего стержня 3. Газообразное вещество поступающее под давлением из емкости 9 в полость реактора ионизируется до свойства плазмы от радиоактивных лучей. Магнитное поле от индукционной катушки 5 усилено металлическими пластинами 10, воздействуя на ионизирующий газ создает направленный поток заряженных частиц (ионов). Согласно векторам магнитной индукции поток будет направленным (положительно заряженные к пластине «катод» 7, а отрицательные к пластине «анод» 6). Так как ядерная реакция сопровождается выделением тепловой энергии, то охлаждение реактора происходит от компрессора 12 с охлаждающей жидкостью по «рубашке охлаждения» внутри реактора. Пластины «анод» 6 и «катод» 7 соединены с токосъемниками 8 для получения электрической энергии.
Эффект от использования ПМ заключается в:
- уменьшении габаритных размеров атомного реактора, за счет упразднения парогенирирующего оборудования, а также трубопровода и циркуляционных насосов;
- увеличение КПД реактора благодаря воздействию радиоактивного излучения на газообразное вещество и получение электрической энергии напрямую от ионизирующего газа (плазмы).
Таким образом, поставленная перед автором задача по увеличению КПД, упрощению и уменьшению габаритных размеров "атомного реактора" в сравнении с подобными аналогами, выполнена.
Claims (1)
- Атомный реактор преобразования ядерной энергии в электрическую, снаружи выполненный из плотно подогнанных вертикальных металлических пластин, поверх обмотанных индукционной катушкой, кроме того, с расположенными вверху и внизу наружными токосъемниками и изоляторами, дополнительно с наружной части реактора имеется компрессор с охлаждающей жидкостью, соединенный с реактором патрубками, при этом внутри реактора установлены вертикальные радиоактивные элементы, по торцам которых, в горизонтальном положении, расположены пластины «анод» и «катод», отличающийся тем, что снаружи реактора находится емкость с газообразным веществом под давлением, присоединенная к реактору при помощи трубки с регулирующим клапаном, кроме того, в качестве радиоактивных элементов используются стержни со слабообогащенными изотопами, между которыми расположен регулирующий стержень, при этом снаружи по всей высоте трубки окружены отражателем нейтронов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018115795U RU182517U1 (ru) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | Атомный реактор преобразования ядерной энергии в электрическую |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018115795U RU182517U1 (ru) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | Атомный реактор преобразования ядерной энергии в электрическую |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU182517U1 true RU182517U1 (ru) | 2018-08-22 |
Family
ID=63255559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018115795U RU182517U1 (ru) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | Атомный реактор преобразования ядерной энергии в электрическую |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU182517U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2113739C1 (ru) * | 1997-05-23 | 1998-06-20 | Станислав Викторович Цивинский | Устройство для получения электроэнергии из внутриатомной за счет радиоактивного альфа- или бета-распада |
EA011967B1 (ru) * | 2003-10-30 | 2009-06-30 | Термокон, Инк. | Термоэлектронный электрический преобразователь |
WO2012044879A1 (en) * | 2010-10-01 | 2012-04-05 | Raytheon Company | Energy conversion device |
RU153422U1 (ru) * | 2014-09-15 | 2015-07-20 | Вячеслав Васильевич Черний | Устройство атомного реактора прямого преобразования радиационной энергии в электрическую |
-
2018
- 2018-04-27 RU RU2018115795U patent/RU182517U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2113739C1 (ru) * | 1997-05-23 | 1998-06-20 | Станислав Викторович Цивинский | Устройство для получения электроэнергии из внутриатомной за счет радиоактивного альфа- или бета-распада |
EA011967B1 (ru) * | 2003-10-30 | 2009-06-30 | Термокон, Инк. | Термоэлектронный электрический преобразователь |
WO2012044879A1 (en) * | 2010-10-01 | 2012-04-05 | Raytheon Company | Energy conversion device |
RU153422U1 (ru) * | 2014-09-15 | 2015-07-20 | Вячеслав Васильевич Черний | Устройство атомного реактора прямого преобразования радиационной энергии в электрическую |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4543231A (en) | Multiple pinch method and apparatus for producing average magnetic well in plasma confinement | |
US20120008728A1 (en) | Resonant Vacuum Arc Discharge Apparatus for Nuclear Fusion | |
US20120097532A1 (en) | Apparatus for hot fusion of fusion-reactive gases | |
US2991238A (en) | Pinched plasma reactor | |
CN105407621B (zh) | 一种紧凑型d‑d中子发生器 | |
US20080226010A1 (en) | Reactor For Producing Controlled Nuclear Fusion | |
CN104244560B (zh) | 小型高产额氘氘中子发生器 | |
AU2018232904A1 (en) | Methods, devices and systems for fusion reactions | |
JP6541661B2 (ja) | 固体発電装置および当該固体発電装置を具備する原子力発電施設 | |
AU2005326569A1 (en) | Process for production of energy and apparatus for carrying out the same | |
RU182517U1 (ru) | Атомный реактор преобразования ядерной энергии в электрическую | |
US20110274228A1 (en) | Nuclear fusion using electrostatic cage and electro-magnetic field | |
US2507652A (en) | Ion source | |
WO2012003524A1 (en) | Reactor for producing controlled nuclear fusion | |
WO2013038335A2 (en) | Systems and methods for accelerating particles | |
RU161260U1 (ru) | Модифицированное устройство атомного реактора прямого преобразования радиационной энергии в электрическую | |
US3037921A (en) | Method and apparatus for producing neutrons and other radiations | |
Dimov | The ambipolar trap | |
RU153422U1 (ru) | Устройство атомного реактора прямого преобразования радиационной энергии в электрическую | |
US20130294558A1 (en) | Fusion reactor | |
WO2015012807A1 (en) | Fusion reactor | |
US10878975B2 (en) | Electro magnetic oscillator tube with enhanced isotopes | |
KR20060105402A (ko) | 핵융합 촉진 방법 및 이를 이용한 핵융합 장치 | |
US20030002610A1 (en) | Nuclear fusion and energy conversion apparatus | |
Kawabe et al. | The physical and engineering aspects of fusion engineering test facility based on mirror confinement (FEF) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200428 |