RU2276286C2 - Rocket with nuclear quantum engine - Google Patents

Rocket with nuclear quantum engine Download PDF

Info

Publication number
RU2276286C2
RU2276286C2 RU2004113003/02A RU2004113003A RU2276286C2 RU 2276286 C2 RU2276286 C2 RU 2276286C2 RU 2004113003/02 A RU2004113003/02 A RU 2004113003/02A RU 2004113003 A RU2004113003 A RU 2004113003A RU 2276286 C2 RU2276286 C2 RU 2276286C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
neutrons
protons
neutron
reagent
energy
Prior art date
Application number
RU2004113003/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004113003A (en
Inventor
Геннадий Александрович Евсюков (RU)
Геннадий Александрович Евсюков
Original Assignee
Геннадий Александрович Евсюков
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 Геннадий Александрович Евсюков filed Critical Геннадий Александрович Евсюков
Priority to RU2004113003/02A priority Critical patent/RU2276286C2/en
Publication of RU2004113003A publication Critical patent/RU2004113003A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2276286C2 publication Critical patent/RU2276286C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: rocketry; rocket engines.
SUBSTANCE: radiator of electrons and gamma quanta of beamed high energies is made parabolic, and neutron generator is made of combination type, consisting of proton acceleration, proton-to-neutron conversion, proton separation, alpha particles separation, alpha particles acceleration, alpha particle-to-neutron conversion, feedback coupling and stating unit. Quantum engine is made for generating nuclear energy by radioactive capture of slow neutrons generated by said neutron generator by reagent and conversion of part of excess neutrons into protons, with subsequent connection of captured neutrons with formed protons into compound nuclei and fusion of nuclei with nucleus of reagent to provide thrust by radiation of quanta of gamma and negative beta particles (β-) of beam high energies. Nuclei of lithium 7, boron-11, sodium-23 and lead 206 are used as reagent.
EFFECT: improved efficiency of rocket engine, reliability and safety of launching of rockets.
5 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области ракетостроения. Ракета с ядерным квантовым двигателем по сравнению с другими типами современных ракет имеет ряд существенных достоинств и выгодно отличается от них конструктивными, производственно-технологическими, эксплуатационными и экономическими возможностями. Ядерное горючее имеет в миллион раз более высокую энергоемкость, чем любое химическое топливо. Это позволяет значительно сократить стартовый вес ракеты и расход энергии на преодоление земного притяжения. Там, где современной ракете требуется израсходовать 200 тонн химического горючего, ракете с ядерным двигателем достаточно будет 200 грамм ядерного горючего, нет необходимости иметь на борту сотни тонн окислителя, который, как правило, весьма агрессивный, вредный и опасный. Предлагаемые в заявке компоненты исходного реагента для осуществления ядерных реакций дешевы, безвредны и не радиоактивны.The present invention relates to the field of rocket science. A missile with a nuclear quantum engine, compared with other types of modern missiles, has a number of significant advantages and compares favorably with their structural, production, technological, operational and economic capabilities. Nuclear fuel has a million times higher energy intensity than any chemical fuel. This can significantly reduce the launch weight of the rocket and energy consumption to overcome gravity. Where a modern rocket needs to consume 200 tons of chemical fuel, a nuclear rocket will only need 200 grams of nuclear fuel, there is no need to have hundreds of tons of oxidizer on board, which is usually very aggressive, harmful and dangerous. The components of the starting reagent for carrying out nuclear reactions proposed in the application are cheap, harmless and non-radioactive.

Квантовый способ создания тягового усилия позволяет значительно упростить и удешевить двигательную установку, поскольку фактически ее роль будет выполнять сам ядерный реактор. Для квантового ядерного двигателя не требуется иметь на борту ракеты промежуточное рабочее тело, которое необходимо для ядерного ракетного двигателя, использующего реакции деления тяжелых атомных ядер.The quantum way to create traction makes it possible to greatly simplify and reduce the cost of the propulsion system, since in fact its role will be played by the nuclear reactor itself. For a quantum nuclear engine, it is not necessary to have an intermediate working fluid on board the rocket, which is necessary for a nuclear rocket engine using fission reactions of heavy atomic nuclei.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Ракета с ядерным квантовым двигателем, содержащим ядерный реактор низкотемпературного ядерного синтеза, излучатель электронов и гамма-квантов параболической формы, причем тяговое усилие двигателя образуется за счет квантов гамма- и бета-излучений, при этом двигатель содержит генератор нейтронов комбинированного типа, замедлитель нейтронов, отражатель нейтронов, систему пуска и останова двигателя, систему охлаждения, систему защиты, систему автоматического управления, вспомогательные системы и компенсатор электрического заряда путем излучения заряженных ядер гелия [1].A rocket with a nuclear quantum engine containing a low-temperature nuclear fusion reactor, an emitter of electrons and gamma quanta of a parabolic shape, the thrust of the engine being generated by gamma and beta radiation quanta, the engine comprising a combined type neutron generator, a neutron moderator, a reflector neutrons, engine start and stop system, cooling system, protection system, automatic control system, auxiliary systems and electric charge compensator m radiation of charged helium nuclei [1].

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Ракета с ядерным квантовым двигателем, предназначенная для использования в комплексах противоракетной обороны (ПРО), состоящая из головной части, в которой размещается боевой заряд, грузового отсека, отсека блока управления, отсека транспортной части, ядерная энергия, обеспечивающая движение ракеты, образуется путем радиационного захвата реагентом, в качестве которого могут использоваться атомные ядра лития-7, бора-11, натрия-23, свинца-206, медленных нейтронов, производимых генератором нейтронов и преобразования части избыточных нейтронов в протоны, затем происходит соединение захваченных нейтронов с образованными протонами в составные ядра и слияние их с ядром реагента (происходит низкотемпературный ядерный синтез с выделением ядерной энергии, соответствующей увеличению энергии связи атомного ядра реагента). Тяговое усилие образуется за счет квантов гамма- и бета-излучений высоких энергий направленного действия в открытое пространство, осуществляемых квантовым двигателем, содержащим ядерный реактор, излучатель электронов и гамма-квантов высоких энергий направленного действия, выполненный параболической формы, генератор нейтронов комбинированный, состоящий из блоков: ускорения протонов, преобразования протонов в нейтроны, выделения протонов, выделения альфа-частиц, ускорения альфа-частиц, преобразования альфа-частиц в нейтроны, обратной связи, пуска; замедлитель нейтронов; отражатель нейтронов; систему пуска и останова двигателя; систему охлаждения; систему защиты; систему автоматического управления; вспомогательные системы. Компенсация электрического заряда производится излучением заряженных альфа-частиц.A missile with a nuclear quantum engine, designed for use in missile defense systems (ABM), consisting of a warhead, which contains a warhead, cargo compartment, compartment of the control unit, compartment of the transport part, nuclear energy that enables the movement of the rocket is generated by radiation capture reagent, which can be used atomic nuclei of lithium-7, boron-11, sodium-23, lead-206, slow neutrons produced by the neutron generator and the conversion of part of the excess neutron into protons, and then the connection is captured neutrons with protons formed in the core component and the merger with the reagent of the core (low-temperature nuclear fusion takes place with the release of nuclear energy, corresponding to an increase in the binding energy of the atomic nucleus reagent). The traction force is generated due to high-energy gamma and beta quanta of directive action into the open space, carried out by a quantum engine containing a nuclear reactor, a high-energy directional electron and gamma-ray emitter made of parabolic shape, a combined neutron generator consisting of blocks : acceleration of protons, conversion of protons to neutrons, emission of protons, emission of alpha particles, acceleration of alpha particles, conversion of alpha particles to neutrons, reverse communication, start-up; neutron moderator; neutron reflector; engine start and stop system; cooling system; protection system; automatic control system; auxiliary systems. Compensation of an electric charge is made by radiation of charged alpha particles.

Квантовые ядерные двигатели, изобретенные мной, использующие низкотемпературный ядерный синтез, имеют следующие достоинства, позволяющие осуществить предлагаемую функцию с высоким результатом. Двигатель прост по конструкции, малогабаритный, обладает малой массой, расходует сотни грамм горючего там, где современные ракеты на химическом топливе расходуют сотни тонн химического топлива. Двигатель не требует для создания тяги промежуточного рабочего тела. Горючие материалы и продукты ядерных реакций нерадиоактивны и безопасны. В случае падения на Землю или взрыва в воздухе ракета не причинит радиоактивного заражения местности. Ракеты могут длительное время находиться в мобильном, готовом к применению состоянии. На запуск ракеты потребуется времени меньше одной минуты. Двигатели могут быть отключены в любой момент времени и повторно включены неоднократно. Благодаря отсутствию на борту больших масс горючего и окислителя, свойственных химическим видам топлива, а также промежуточного рабочего тела, свойственного реактивным ядерным двигателям, использующим деление тяжелых атомных ядер, квантовая ракета способна быстро развить требуемую скорость и перехватить любую воздушную или космическую цель.Quantum nuclear engines, invented by me, using low-temperature nuclear fusion, have the following advantages, allowing to carry out the proposed function with a high result. The engine is simple in design, small-sized, has a low weight, consumes hundreds of grams of fuel where modern rockets using chemical fuel consume hundreds of tons of chemical fuel. The engine does not require an intermediate working fluid to create traction. Combustible materials and nuclear reaction products are non-radioactive and safe. In the event of a fall to Earth or an explosion in the air, the rocket will not cause radioactive contamination of the area. Missiles can be in a mobile, ready-to-use state for a long time. It takes less than one minute to launch a rocket. Engines can be switched off at any moment of time and repeatedly included repeatedly. Due to the absence on board of the large masses of fuel and oxidizer inherent in chemical fuels, as well as an intermediate working fluid inherent in jet nuclear engines using fission of heavy atomic nuclei, a quantum rocket is able to quickly develop the required speed and intercept any air or space target.

Техническое несовершенство современных ракетThe technical imperfection of modern rockets

1) низкая калорийность топлива,1) low calorific value of fuel,

2) необходимость тащить за собой тяжелый балласт окислителя и огромный запас горючего,2) the need to drag along a heavy oxidizer ballast and a huge fuel supply,

3) низкая надежность,3) low reliability

4) высокая взрывоопасность,4) high explosiveness,

и ряд других существенных недостатков можно исключить, используя ядерные квантовые двигатели на низкотемпературном ядерном синтезе. Так, например, используя для сравнения характеристик в качестве аналога ракету типа Союз TM-2S, которая 13.08.98 г. успешно стартовала и доставила космонавтов на борт космической станции, имела стартовую массу 310 тонн и массу головной части 7 тонн. Откуда имеем 310/7=44,28, т.е. масса ракеты в 44,28 раз превышает массу полезного груза. Примем массу компонентов топлива примерно 300 тонн.and a number of other significant drawbacks can be eliminated by using low-temperature nuclear fusion nuclear quantum engines. So, for example, using a Soyuz TM-2S rocket as an analogue to compare its characteristics, which successfully launched on 13.08.98 and delivered astronauts aboard a space station, had a launch mass of 310 tons and a mass of the warhead of 7 tons. Whence we have 310/7 = 44.28, i.e. the mass of the rocket is 44.28 times the mass of the payload. Take a mass of fuel components of about 300 tons.

Если химическое топливо заменить ядерным горючим, калорийность которого превышает калорийность ракетного топлива в миллион раз, то его масса будет порядка 300000/1000000=0,3 кг. Если исключить промежуточное рабочее тело, то стартовая масса ракеты будет порядка массы полезного груза и затраты энергии для подъема и разгона ракеты на одну и ту же орбиту будут 310/14=22,14, т.е. в 22 раза меньше. К этому следует добавить, что стоимость ядерной энергии будет в сотни раз меньше стоимости энергии химического топлива. При этом существенно возрастет надежность и безопасность пуска ракет. Любые режимы полета на любые орбиты обеспечиваются одной ступенью ракеты.If chemical fuel is replaced with nuclear fuel, the calorific value of which exceeds the caloric value of rocket fuel by a million times, then its mass will be about 300,000 / 1,000,000 = 0.3 kg. If we exclude the intermediate working fluid, then the launch mass of the rocket will be of the order of the mass of the payload and the energy consumption for lifting and accelerating the rocket into the same orbit will be 310/14 = 22.14, i.e. 22 times less. It should be added that the cost of nuclear energy will be hundreds of times less than the cost of the energy of chemical fuel. At the same time, the reliability and safety of missile launch will increase significantly. Any flight regimes in any orbits are provided by one stage of the rocket.

Ракета имеет следующее конструктивное исполнение (см. фиг.1)The rocket has the following design (see figure 1)

Головная часть служит контейнером для размещения боевых зарядов.The warhead serves as a container for placing warheads.

Грузовой отсек для размещения боевых зарядов служит дополнительным контейнером, а также для стабилизации полета, чтобы сместить центр тяжести в нижнюю часть ракеты. Для повышения стабилизации груз делится на 2 части, одна из которых размещается в головной части, а вторая в грузовом отсеке.The cargo compartment for placing warheads serves as an additional container, as well as to stabilize the flight, to shift the center of gravity to the bottom of the rocket. To increase stabilization, the cargo is divided into 2 parts, one of which is located in the head part, and the second in the cargo compartment.

Отсек блока управления служит для размещения:The control unit compartment is used to accommodate:

а) компьютеров управления полетом и выработки командных сигналов в механизмы узлов ракеты,a) flight control computers and the generation of command signals to the mechanisms of the rocket components,

б) системы стабилизации по углам вращения, тангажа, рыскания,b) stabilization systems for angles of rotation, pitch, yaw,

в) системы ориентации,c) orientation systems,

г) системы наведения,g) guidance systems,

д) системы контроля,e) control systems,

е) системы выработки командных сигналов,e) command signal generation systems,

ж) системы электропитания,g) power supply systems,

з) других вспомогательных и обслуживающих систем.h) other auxiliary and service systems.

Отсек транспортной части Transport compartment

В транспортном отсеке ракеты расположены квантовые реакторы-излучатели энергии, рулевые и корректирующие установки, системы пуска и останова двигателей, системы охлаждения и запас ядерного горючего.In the transport compartment of the rocket are located quantum reactors-emitters of energy, steering and corrective installations, systems for starting and stopping engines, cooling systems and stockpile of nuclear fuel.

Квантовый реактор-излучатель предназначен для использования в качестве основного транспортного двигателя на использовании низкотемпературного ядерного синтеза.The quantum emitter reactor is intended to be used as the main transport engine using low-temperature nuclear fusion.

Двигатель состоит из:The engine consists of:

1) ядерного реактора,1) nuclear reactor,

2) излучателя гамма-квантов и электронов высокой энергии, представляющего собой реагент, в качестве которого используется ядерное горючее, в котором под действием облучения потоком медленных нейтронов происходит радиационный захват нейтронов и формируется мощный поток направленных гамма- и бета-минус излучений высокой энергии.2) a radiator of gamma-quanta and high-energy electrons, which is a reagent, which uses nuclear fuel, in which under the influence of radiation by a stream of slow neutrons radiation capture of neutrons occurs and a powerful stream of directed gamma and beta minus radiation of high energy is formed.

Квант гамма-излучений передает двигателю импульсA quantum of gamma radiation transmits an impulse to the engine

Figure 00000002
Figure 00000002

Поток направленной излучаемой энергии создает тяговое усилиеThe directional radiated energy flow creates traction

Figure 00000003
Figure 00000003

где nсек количество фотонов, излучаемых за 1 сек реактором. Излучение β--частицы (электрона) атомным ядром реагента передает двигателю импульс, который определяется следующим образом. Для релятивистских частиц между полной энергией тела Е, энергией покоя Ео и импульсом

Figure 00000004
существует релятивистская связь энергии и импульса:where n sec the number of photons emitted in 1 sec by the reactor. The radiation of a β - particle (electron) by the atomic core of the reagent transmits to the engine an impulse, which is determined as follows. For relativistic particles between the total energy of the body E, the rest energy E о and the momentum
Figure 00000004
there is a relativistic relationship of energy and momentum:

Figure 00000005
Figure 00000005

откуда where from

Figure 00000006
Figure 00000006

Для ультрарелятивистских частиц, таких у которых Е≈ε,For ultrarelativistic particles, such for which E≈ε,

где ε - кинетическая энергия движущейся частицы, т.е.where ε is the kinetic energy of a moving particle, i.e.

Еo≪ε, справедливо соотношение E o ≪ε, the relation

Figure 00000007
Figure 00000007

Использование ядерной энергии позволяет увеличить калорийность горючего по сравнению с химическими топливами в миллион раз. Исключение промежуточного рабочего тела позволяет значительно сократить объем и массу транспортируемого груза и повысить к.п.д. с 20÷30% до 60÷67%, позволяет избавиться от сложной конструкции специального двигателя, дорогостоящего и взрывоопасного. Роль двигателя может успешно выполнять сам ядерный реактор, в котором конструкции реактора и двигателя могут быть совмещены.The use of nuclear energy can increase the calorific value of fuel compared with chemical fuels a million times. The exception of the intermediate working fluid can significantly reduce the volume and weight of the transported cargo and increase efficiency from 20 ÷ 30% to 60 ÷ 67%, it allows you to get rid of the complex design of a special engine, expensive and explosive. The role of the engine can be successfully performed by the nuclear reactor itself, in which the reactor and engine designs can be combined.

3) генератора нейтронов, вырабатывающего мощный поток нейтронов для облучения реагента,3) a neutron generator that generates a powerful neutron flux for irradiating the reagent,

4) замедлителя нейтронов, замедляющего быстрые нейтроны до уровня тепловых нейтронов,4) a neutron moderator that slows down fast neutrons to the level of thermal neutrons,

5) отражателя нейтронов,5) neutron reflector,

6) отражателя электронов,6) electron reflector,

7) системы пуска и останова,7) start and stop systems,

8) системы защиты,8) protection systems,

9) системы автоматического управления,9) automatic control systems,

10) вспомогательных систем.10) auxiliary systems.

Принцип действия двигателя основан на использовании для создания тягового усилия энергии, выделяемой при осуществлении реакций ядерного синтеза в виде бета-минус и гамма-излучений квантами высокой энергии. Внутри ядра реагента можно синтезировать альфа-частицу, вводя в ядро четверку независимых нуклонов (2 нейтрона + 2 протона), что в свободном пространстве выполнить невозможно. При этом ядро излучит энергию, равную энергии связи нуклонов в свободной альфа-частице порядка 28,48 МэВ + энергию связи сформированной альфа-частицы с исходным ядром. Однако такой путь формирования альфа-частицы внутри ядра не очень удобен и нерационален из-за необходимости протонам преодолевать электростатическое поле облучаемого ядра, для чего требуется либо высокий нагрев реагирующих материалов, либо ускорение протонов до высоких энергий. Чтобы устранить эту нежелательную необходимость, используем обходной путь. Чтобы, не сталкивая лбами одноименно заряженные частицы и ядра, ввести в атомное ядро протоны, можно воспользоваться свойством нейтронов превращаться в протоны при некотором избытке нейтронов в ядре. Если облучать атомное ядро одними медленными нейтронами, часть захваченных избыточных нейтронов превращается внутри ядра в протоны и формируются четверки сильносвязанных нуклонов внутри ядра реагента, формируются альфа-частицы внутри ядра, которые в дальнейшем сливаются с исходным ядром или отделяются от него. При этом выделяется большое количество ядерной энергии, соответствующее изменению энергии связи в ядре. Эту энергию можно выделить и использовать для нужд промышленной ядерной энергетики.The principle of the engine’s operation is based on using the energy released during nuclear fusion reactions in the form of beta minus and gamma radiation by high energy quanta to create traction. An alpha particle can be synthesized inside the reagent nucleus by introducing into the nucleus four independent nucleons (2 neutrons + 2 protons), which cannot be performed in free space. In this case, the nucleus emits an energy equal to the binding energy of nucleons in a free alpha particle of the order of 28.48 MeV + the binding energy of the formed alpha particle with the original nucleus. However, this way of forming an alpha particle inside the nucleus is not very convenient and irrational due to the need for protons to overcome the electrostatic field of the irradiated nucleus, which requires either high heating of the reacting materials or acceleration of protons to high energies. To eliminate this unnecessary need, we use a workaround. In order to not introduce protons into the atomic nucleus without colliding the foreheads of the same charged particles and nuclei, one can use the property of neutrons to turn into protons with a certain excess of neutrons in the nucleus. If the atomic nucleus is irradiated with slow neutrons alone, part of the captured excess neutrons is converted into protons inside the nucleus and four strongly bonded nucleons are formed inside the reagent nucleus, alpha particles are formed inside the nucleus, which subsequently merge with or separate from the original nucleus. A large amount of nuclear energy is released corresponding to a change in the binding energy in the nucleus. This energy can be allocated and used for the needs of industrial nuclear energy.

Таким образом, реакциями низкотемпературного (внутриядерного) синтеза будем считать экзотермические реакции радиационного захвата четырех медленных нейтронов в сочетании с естественными двумя реакциями преобразования нейтрона в протон (бета-минус распад).Thus, the reactions of low-temperature (intranuclear) fusion will be considered the exothermic reactions of radiation capture of four slow neutrons in combination with the natural two reactions of conversion of a neutron into a proton (beta minus decay).

В результате количество нуклонов в ядре увеличивается на 4 единицы и электрический заряд ядра увеличивается на 2 единицы, хотя в ядро не вводились внешние положительно заряженные частицы. Увеличение количества нуклонов в ядре и электрического заряда ядра после выполнения ядерной реакции подтверждает факт осуществления ядерного синтеза. Этот процесс интенсивно идет при низкой температуре и не требует высокого нагрева реагирующих материалов, что создает благоприятные условия для конструктивной реализации ядерного реактора. В качестве ядерного горючего пригодны многие дешевые и экологически безопасные материалы.As a result, the number of nucleons in the nucleus increases by 4 units and the electric charge of the nucleus increases by 2 units, although no positively charged external particles were introduced into the nucleus. The increase in the number of nucleons in the nucleus and the electric charge of the nucleus after the nuclear reaction is carried out confirms the fact of nuclear fusion. This process is intensive at low temperatures and does not require high heating of the reacting materials, which creates favorable conditions for the constructive implementation of a nuclear reactor. Many cheap and environmentally friendly materials are suitable as nuclear fuel.

Для реализации ядерного квантового двигателя на использовании низкотемпературного ядерного синтеза целесообразно вводить в ядро реагента не 4 нейтрона, а воспользоваться атомными ядрами, в составе которых заранее уже содержится 3 нуклона, не объединенных в четверку, способных объединиться в альфа-частицу, и не достает для этого одного нуклона. В этом случае захват одного медленного нейтрона приводит к завершению образования альфа-частицы и выделению ядерной энергии в больших количествах. Например, наиболее подходящими реагентами являются препараты лития-7, бора-11, свинца-206.To implement a nuclear quantum engine using low-temperature nuclear fusion, it is advisable to introduce not 4 neutrons into the reagent nucleus, but use atomic nuclei, which already contain 3 nucleons that are not combined into four, capable of uniting into an alpha particle, and lacks for this one nucleon. In this case, the capture of one slow neutron leads to the completion of the formation of an alpha particle and the release of nuclear energy in large quantities. For example, the most suitable reagents are lithium-7, boron-11, lead-206 preparations.

1) Литий представляет собой твердый металл с температурой плавления 186°С и температурой кипения 1370°С, относится к распространенным химическим элементам, его весовое процентное содержание в земной коре составляет 0,005%, стабильный и экологически безопасный материал представляет литий-7, его процентное содержание в природной смеси составляет 92,7%.1) Lithium is a solid metal with a melting point of 186 ° C and a boiling point of 1370 ° C, refers to common chemical elements, its weight percentage in the earth's crust is 0.005%, a stable and environmentally friendly material is lithium-7, its percentage in the natural mixture is 92.7%.

Ядро лития-7 содержит (условно) одну сформированную альфа-частицу и 3 нуклона, не связанных в четверку, из них один протон и два нейтрона. В случае захвата очередного нейтрона ядром лития-7 происходит следующая реакция:The lithium-7 nucleus contains (conditionally) one formed alpha particle and 3 nucleons that are not connected to the four, of which one proton and two neutrons. In the case of capture of another neutron by a lithium-7 nucleus, the following reaction occurs:

Figure 00000008
Figure 00000008

в результате которой один из нейтронов превращается в протон и заканчивается формирование второй альфа-частицы. Образовавшееся ядро бериллия-8 нестабильно от природы и распадается на 2 альфа-частицы и в дальнейшей реакции не участвует. Положительно заряженные ядра гелия удаляются из реактора в окружающее пространство, выравнивая электрический заряд излучателя.as a result of which one of the neutrons turns into a proton and the formation of the second alpha particle ends. The resulting beryllium-8 core is unstable by nature and breaks up into 2 alpha particles and does not participate in the further reaction. Positively charged helium nuclei are removed from the reactor into the surrounding space, aligning the electric charge of the emitter.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕАГЕНТА.ENERGY ASSESSMENT OF REAGENT.

Для производства энергии (тяги двигателя) рекомендуется использовать следующие реакции:The following reactions are recommended for energy production (engine traction):

1) 3Li7+n→3Li8+2,1 МэВ;1) 3 Li 7 + n → 3 Li 8 +2.1 MeV;

2)

Figure 00000009
2)
Figure 00000009

или 2,5 МэВ/нуклон.or 2.5 MeV / nucleon.

1 кг лития-7 выделяет энергию 6·1026·17,4/7=14,9·1026 МэВ или 5,67·1010 ккал, что в 2,8 раза больше, чем при израсходовании 1 кг урана-235. Это эквивалентно сжигании 5,14 тыс. тонн бензина. Учитывая, что стоимость 1 кг урана-235 в 100 раз дороже стоимости 1 кг дейтерия, полученная энергия будет в 280 раз дешевле энергии, получаемой от современных атомных электростанций.1 kg of lithium-7 releases energy 6 · 10 26 · 17.4 / 7 = 14.9 · 10 26 MeV or 5.67 · 10 10 kcal, which is 2.8 times more than when 1 kg of uranium-235 is consumed . This is equivalent to burning 5.14 thousand tons of gasoline. Given that the cost of 1 kg of uranium-235 is 100 times more expensive than the cost of 1 kg of deuterium, the energy received will be 280 times cheaper than the energy received from modern nuclear power plants.

1 кг лития-7 содержит 6·1026/7=8,6·1025 молекул.1 kg of lithium-7 contains 6 · 10 26/7 = 8.6 · 10 25 molecules.

Такое же число нейтронов требуется получить от генератора нейтронов. Для образования нейтрона из дейтерия необходимо затратить энергию 2,23 МэВ для разделения дейтерия на нейтрон и протон. Отсюда на образование 8,6·1025 нейтронов необходимо затратитьThe same number of neutrons is required to be obtained from a neutron generator. For the formation of a neutron from deuterium, it is necessary to expend 2.23 MeV to separate deuterium into a neutron and a proton. Hence, the formation of 8.6 · 10 25 neutrons must be spent

8,6·1025·2,23=1,9·1026 МэВ=7,3·109 ккал.8.6 · 10 25 · 2.23 = 1.9 · 10 26 MeV = 7.3 · 10 9 kcal.

Следовательно, полезная энергия равна 5,67-0,73=4,94·1010 ккал, что эквивалентно сжиганию 4,46 тысяч тонн бензина.Therefore, the useful energy is 5.67-0.73 = 4.94 · 10 10 kcal, which is equivalent to burning 4.46 thousand tons of gasoline.

Расходуя 1 кг реагента в секунду, что соответствует расходу энергии 2,38·1014 Дж/с, получим тяговое усилие двигателяConsuming 1 kg of reagent per second, which corresponds to an energy consumption of 2.38 · 10 14 J / s, we obtain the traction force of the engine

Figure 00000010
Figure 00000010

2) Используя в качестве реагента изотопа бор-11,2) Using boron-11 isotope as a reagent,

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

1 кг реагента выделит энергию порядка 16,79·6·1026/11=9,77·1026 МэВ=3,76·1010 ккал, что эквивалентно сжиганию 3,42 тысячи тонн бензина.1 kg of reagent will provide energy of about 16.79 · 6 × 10 26/11 = 9.77 · 26 October MeV = 3.76 10 10 kcal, which is equivalent to 3.42 tons of burning gasoline.

3) Использование в качестве реагента изотопа свинец-208. Распространение в земной коре 0,0016%, содержание в природной смеси 25%. Стабильный изотоп.3) Use of lead-208 as an isotope reagent. The distribution in the earth's crust is 0.0016%, the content in the natural mixture is 25%. Stable isotope.

Рекомендуется использовать следующие ядерные реакции:The following nuclear reactions are recommended:

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

В данном случае реагент не расходуется, остается неизменным, служит как бы катализатором объединения отдельных нуклонов в альфа-частицу, которая по окончании ее формирования отделяется от ядра первоначального реагента, после чего может формироваться новая очередная альфа-частица. Расходуются только нейтроны, поступающие от генератора нейтронов. Период альфа-частичного полураспада полония-210 слишком велик, но это не препятствует захвату ядром реагента очередного нейтрона. Захваченный очередной нейтрон ускоряет завершение процесса.In this case, the reagent is not consumed, remains unchanged, serves as a catalyst for combining individual nucleons into an alpha particle, which at the end of its formation is separated from the nucleus of the initial reagent, after which a new next alpha particle can be formed. Only neutrons coming from the neutron generator are consumed. The alpha-half-life of polonium-210 is too long, but this does not prevent the reagent from capturing another neutron. The captured next neutron accelerates the completion of the process.

Figure 00000020
Figure 00000020

Figure 00000021
Figure 00000021

Затем цикл повторяется.Then the cycle repeats.

Для создания тягового усилия необходимо применить специальные меры формирования направленного потока излучения энергии реагентом. Одной из них является придание реагенту специальной формы. Предположим, что в процессе захвата нейтронов реагент излучает энергию во все стороны с равной интенсивностью. В таком случае все образовавшиеся импульсы будут компенсировать друг друга и никакого тягового усилия не появится. Чтобы получить направленный поток излучения, следует реагент выполнить в виде тонкого слоя. В этом случае преимущественное излучение будет происходить перпендикулярно поверхности реагента. Если дать возможность одной половине лучей свободно распространяться в открытое пространство, а вторую половину лучей погасить, а еще лучше отразить в обратном направлении, то получим тяговое усилиеTo create traction, it is necessary to apply special measures for the formation of a directed flow of energy radiation by the reagent. One of them is to give the reagent a special shape. Suppose that in the process of neutron capture, the reagent emits energy in all directions with equal intensity. In this case, all the generated pulses will compensate each other and no traction will appear. To obtain a directed radiation flux, the reagent should be made in the form of a thin layer. In this case, predominant radiation will occur perpendicular to the surface of the reagent. If you allow one half of the rays to freely spread into open space, and to extinguish the second half of the rays, or better yet, reflect in the opposite direction, we get a pulling force

Figure 00000022
или
Figure 00000023
Figure 00000022
or
Figure 00000023

где nсек - расход энергии в сек;where n sec - energy consumption in sec;

hν - квант энергии.hν is the energy quantum.

Вторым способом повышения направленности излучения является образование направленного потока нейтронов, облучающих реагент. Цитата: "распространенной реакцией для медленных нейтронов является их радиационный захват протонами ядер (n, γ), в результате которого составного ядра не образуется, а ядро возвращается из возбужденного в основное состояние - состояние испустив гамма-квант преимущественно в направлении движения нейтрона." (Б.М.Яворский и А.А.Детлаф. Справочник по физике. М., 1965 г., с.772).The second way to increase the directivity of radiation is the formation of a directed flux of neutrons irradiating the reagent. Quote: “A common reaction for slow neutrons is their radiation capture by protons of the nuclei (n, γ), as a result of which no compound nucleus is formed, and the nucleus returns from the excited state to the ground state - a state emitting a gamma quantum mainly in the direction of neutron motion.” (B. M. Yavorsky and A. A. Detlaf. Handbook of Physics. M., 1965, p. 772).

Таким образом можно улучшить направленность излучения энергии рациональным расположением генератора нейтронов относительно излучателя.Thus, the directivity of energy radiation can be improved by the rational arrangement of the neutron generator relative to the emitter.

Третьим способом повышения направленного излучения энергии служит использование отражателя электронов и нейтронов. Графит является хорошим отражателем нейтронов и с этой целью находит широкое применение в ядерных реакторах в качестве замедлителя и отражателя нейтронов. Но, кроме этого применения, графит является прекрасным отражателем электронов бета-минус излучения. Действительно, захват электрона ядром углерода 6С12, если он состоится, преобразует его в ядро бора 5В12, излучающего бета-минус лучи с энергией порядка 13,39 МэВ, т.е. состоится переизлучение электронов.The third way to increase the directed radiation of energy is to use a reflector of electrons and neutrons. Graphite is a good neutron reflector and for this purpose it is widely used in nuclear reactors as a moderator and neutron reflector. But besides this application, graphite is an excellent reflector of beta-minus radiation electrons. Indeed, the capture of an electron by a carbon atom 6 C 12 , if it takes place, converts it into a 5 V 12 boron nucleus emitting beta-minus rays with an energy of the order of 13.39 MeV, i.e. re-emission of electrons will take place.

Четвертым способом улучшить излучательные характеристики реактора является преобразование энергии нагрева. Некоторая часть произведенной энергии неизбежно расходуется на нагрев конструкции двигателя и рабочих компонентов. Для уменьшения нагрева требуется использовать охлаждающую жидкость. Эта жидкость может быть использована в качестве промежуточного рабочего тела. По мере ее расходования она может выбрасываться через дополнительные сопла двигателя, обеспечивая дополнительную тягу двигателя и снижая тепловые потери энергии.A fourth way to improve the radiation characteristics of a reactor is to convert heating energy. Some of the energy produced is inevitably spent on heating the engine structure and working components. To reduce heat, coolant must be used. This fluid can be used as an intermediate working fluid. As it is consumed, it can be discharged through additional engine nozzles, providing additional engine traction and reducing heat energy losses.

ГЕНЕРАТОР НЕЙТРОНОВ КОМБИНИРОВАННЫЙ.NEUTRON GENERATOR COMBINED.

Для поддержания реакций низкотемпературного ядерного синтеза, как и в реакциях расщепления тяжелых ядер, необходимо обеспечить мощный поток нейтронов, облучающих реагент. В реакторах на расщеплении тяжелых ядер нейтроны рождаются реагентом в достаточном количестве. В реакторах низкотемпературного ядерного синтеза нейтроны реагентом не рождаются, но они необходимы для осуществления реакций, поскольку они служат строительным материалом для увеличением массы и заряда ядра. Поэтому необходимо предусмотреть специальный генератор нейтронов для облучения нейтронами реагента, без этого реакции низкотемпературного ядерного синтеза не состоятся.To maintain reactions of low-temperature nuclear fusion, as in the reactions of fission of heavy nuclei, it is necessary to provide a powerful flux of neutrons irradiating the reagent. In reactors for the fission of heavy nuclei, neutrons are produced by the reagent in sufficient quantities. In low-temperature nuclear fusion reactors, neutrons are not generated by a reagent, but they are necessary for the implementation of reactions, since they serve as a building material for increasing the mass and charge of the nucleus. Therefore, it is necessary to provide a special neutron generator for irradiating a reagent with neutrons; without this, low-temperature nuclear fusion reactions will not take place.

Генератор нейтронов комбинированный использует известные схемы и принципы производства нейтронов, а также рекомендации по их использованию.Combined neutron generator uses well-known schemes and principles of neutron production, as well as recommendations for their use.

Для увеличения выхода реакции и плотности потока нейтронов необходимо использовать блоки обратной связи. Для нормальной работы источника ядерной энергии на низкотемпературном ядерном синтезе той мощности, которую способны обеспечить рекомендованные технической литературой современные генераторы нейтронов, недостаточно, требуется повысить их производительность и увеличить выход нейтронов. Одним из возможных способов получения достаточно мощного потока нейтронов необходимой интенсивности является использование идеи преобразования протонов и альфа-частиц в нейтроны, на что требуется затрата энергии в пределах 2 МэВ на производство каждого нейтрона. В качестве ускорителя протонов и альфа-частиц следует использовать циклотроны. Для реализации ускорителя протонов с помощью циклотрона получают множество протонов, нагревая газообразный водород до температуры, при которой ядра водорода, т.е. отдельные протоны, освобождаются от электронов.To increase the reaction yield and neutron flux density, it is necessary to use feedback blocks. For the normal operation of a source of nuclear energy in low-temperature nuclear fusion, the power that modern neutron generators recommended by the technical literature can provide is not enough, it is necessary to increase their productivity and increase the neutron yield. One of the possible ways to obtain a sufficiently powerful neutron flux of the required intensity is to use the idea of converting protons and alpha particles into neutrons, which requires an energy expenditure of 2 MeV for the production of each neutron. Cyclotrons should be used as an accelerator of protons and alpha particles. To implement a proton accelerator, many protons are obtained using a cyclotron, heating hydrogen gas to a temperature at which hydrogen nuclei, i.e. individual protons are freed from electrons.

Поскольку протоны заряжены положительно, электрическое поле будет разгонять их по прямой линии, в то время как магнитное поле изгибает пути протонов, превращая их в окружности. Комбинируя электрическое и магнитное поля, можно ускорять протоны, движущиеся по окружности до высоких энергий, и направлять их в нужном направлении (например, с выхода блока преобразования протонов в нейтроны, непрореагировавшие протоны можно вернуть на вход ускорителя протонов, ускорить их и повторить выполнение реакции, увеличивая выход нейтронов).Since the protons are positively charged, the electric field will accelerate them in a straight line, while the magnetic field bends the proton paths, turning them into circles. By combining electric and magnetic fields, it is possible to accelerate protons moving in a circle to high energies and direct them in the desired direction (for example, from the output of the proton to neutron conversion unit, unreacted protons can be returned to the proton accelerator input, accelerate them and repeat the reaction, increasing neutron yield).

Когда протоны приобретут достаточную энергию (2,5 МэВ), они направляются на мишень, роль которой может играть пластина из лития-7, бора-11, меди-63 и др.When the protons acquire sufficient energy (2.5 MeV), they are sent to the target, the role of which can be played by a plate of lithium-7, boron-11, copper-63, etc.

Реакции (р, n) состоят в том, что протоны и нейтроны меняются местами. Примеры реакций:Reactions (p, n) consist in the fact that protons and neutrons are interchanged. Reaction examples:

3Li7(p,n)4Be7; 5B11(p,n)6C11; 3 Li 7 (p, n) 4 Be 7 ; 5 B 11 (p, n) 6 C 11 ;

29Cu63(p,n)30Zn63 и др. 29 Cu 63 (p, n) 30 Zn 63 et al.

Для увеличения выхода реакции используется цепь обратной связи. Протоны, непрореагировавшие в первом цикле и потерявшие часть энергии на возбуждение электронной оболочки ядер, выделяются из блока преобразования протонов в нейтроны, под действием электрического и магнитного полей направляются повторно на вход ускорителя, где ускоряются до необходимой энергии и повторно направляются в блок преобразования протонов в нейтроны. Так повторяется многократно, что увеличивает выход реакции (см. фиг.3).A feedback circuit is used to increase the reaction yield. Protons that did not react in the first cycle and lost some of the energy to excitation of the electron shell of the nuclei are released from the proton to neutron conversion unit, under the influence of electric and magnetic fields are redirected to the accelerator input, where they are accelerated to the necessary energy and re-sent to the proton to neutron conversion unit . This is repeated many times, which increases the yield of the reaction (see figure 3).

С выхода блока преобразования протонов в нейтроны нейтроны через тонкую мембрану, отделяющую их от протонов, поступают в область реактора, в которой находится реагент и где происходит низкотемпературный ядерный синтез.From the output of the block for converting protons into neutrons, neutrons pass through a thin membrane separating them from protons into the region of the reactor in which the reagent is located and where low-temperature nuclear fusion takes place.

Вычисляем энергию реакцииWe calculate the reaction energy

3Li7+p→4Be7+n-1,64 МэВ 3 Li 7 + p → 4 Be 7 + n-1.64 MeV

Таким образом, эта реакция эндотермическая и может идти в том случае, если протон ускорить до необходимой минимальной энергии. Однако последняя оказывается больше чем 1,64 МэВ. Это объясняется тем, что при соударении ускоренного протона с неподвижным ядром часть кинетической энергии протона расходуется на то, чтобы сдвинуть с места само ядро. Таким образом, часть энергии протона переходит в энергию отдачи ядра. Минимальная энергия протона, при которой может возникнуть ядерная реакция, Епор1,64(1+1/7)=1,88 МэВ. Второй канал генератора нейтронов комбинированного использует следующую схему:Thus, this reaction is endothermic and can occur if the proton is accelerated to the required minimum energy. However, the latter turns out to be more than 1.64 MeV. This is explained by the fact that, when an accelerated proton collides with a fixed nucleus, a part of the kinetic energy of the proton is spent on moving the nucleus itself. Thus, part of the proton energy is converted into the recoil energy of the nucleus. The minimum proton energy at which a nuclear reaction can occur is E then 1.64 (1 + 1/7) = 1.88 MeV. The second channel of the combined neutron generator uses the following scheme:

1) ускорение альфа-частиц до необходимой величины энергии в циклотроне,1) acceleration of alpha particles to the required amount of energy in the cyclotron,

2) производство нейтронов при помощи реакции (α, n), примером такой реакции является2) neutron production using the reaction (α, n), an example of such a reaction is

4Be9+α→6C12+n+5,7 МэВ 4 Be 9 + α → 6 C 12 + n + 5.7 MeV

Эта реакция экзотермична и может идти при малых энергиях альфа-частиц, необходимых лишь для преодоления кулоновских сил отталкивания со стороны ядра порядка 1,62 МэВ.This reaction is exothermic and can occur at low alpha particle energies, necessary only to overcome the Coulomb repulsive forces from the nucleus of the order of 1.62 MeV.

Предложенная схема генератора нейтронов комбинированного позволит повысить интенсивность потока нейтронов до необходимой величины.The proposed scheme of a combined neutron generator will increase the neutron flux intensity to the required value.

ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР, ЧЕРТЕЖЕЙ И ИНЫХ МАТЕРИАЛОВ.LIST OF FIGURES, DRAWINGS AND OTHER MATERIALS.

ФИГ.1. Общий вид ракеты с ядерным квантовым двигателем.FIG. 1. General view of a rocket with a nuclear quantum engine.

1. Головная часть,1. The head part

2. отсек блока управления,2. control unit compartment,

3. грузовой отсек,3. cargo compartment,

4. отсек транспортной части.4. transport compartment.

ФИГ.2-4. Конструкция ядерного квантового двигателяFIG. 2-4. Nuclear quantum engine design

1. Корпус,1. Case

2. генератор нейтронов,2. neutron generator,

3. замедлитель нейтронов,3. neutron moderator,

4. заряженные альфа-частицы,4. charged alpha particles,

5. отражатель нейтронов,5. neutron reflector,

6. отражатель электронов,6. electron reflector,

7. система пуска и останова,7. start and stop system,

8. реагент,8. reagent

9. система защиты,9. protection system,

10. система автоматического управления,10. automatic control system,

11. вспомогательные системы.11. auxiliary systems.

ФИГ.5. Структурная схема генератора комбинированного.FIG. 5. Block diagram of a combined generator.

1. Блок ускорения протонов,1. The proton acceleration unit,

2. блок преобразования протонов в нейтроны,2. unit for converting protons into neutrons,

3. блок выделения протонов,3. block of proton extraction,

4. блок обратной связи,4. feedback block,

5. реагент,5. reagent

6. блок выделения альфа-частиц,6. block selection of alpha particles,

7. блок обратной связи,7. feedback block,

8. блок ускорения альфа-частиц,8. alpha particle acceleration unit,

9. блок преобразования альфа-частиц в нейтроны,9. unit for converting alpha particles into neutrons,

10. блок выделения альфа-частиц,10. block selection of alpha particles,

11. блок обратной связи.11. feedback block.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РАКЕТЫ С ЯДЕРНЫМ КВАНТОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ.INFORMATION CONFIRMING THE POSSIBILITY OF IMPLEMENTING A ROCKET WITH A NUCLEAR QUANTUM ENGINE.

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ РАКЕТЫDESCRIPTION OF THE MISSILE DESIGN

Ракета имеет следующее конструктивное исполнение (см. фиг.1)The rocket has the following design (see figure 1)

ГОЛОВНАЯ ЧАСТЬ (1) служит для размещения боевых зарядов.HEAD PART (1) is used to place warheads.

Отсек БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ (2) служит для размещения:The control unit compartment (2) is used to accommodate:

а) компьютеров управления полетом и выработки командных сигналов в механизмы управления узлов ракеты,a) flight control computers and the generation of command signals to the control mechanisms of the rocket units,

б) системы стабилизации по углам вращения, тангажа, рыскания,b) stabilization systems for angles of rotation, pitch, yaw,

в) системы ориентации,c) orientation systems,

г) системы наведения,g) guidance systems,

д) системы контроля,e) control systems,

е) системы выработки командных сигналов,e) command signal generation systems,

ж) системы электропитания,g) power supply systems,

з) других вспомогательных и обслуживающих систем.h) other auxiliary and service systems.

ГРУЗОВОЙ ОТСЕК (3) для размещения боевых зарядов служит дополнительным контейнером, а также для стабилизации полета, чтобы сместить центр тяжести в нижнюю часть ракеты. Для повышения стабилизации груз делится на 2 части, одна из которых размещается в головной части, а вторая в грузовом отсеке.FREIGHT COMPARTMENT (3) for placing warheads serves as an additional container, as well as for stabilizing the flight, to shift the center of gravity to the bottom of the rocket. To increase stabilization, the cargo is divided into 2 parts, one of which is located in the head part, and the second in the cargo compartment.

ОТСЕК ТРАНСПОРТНОЙ ЧАСТИ (4) - В транспортном отсеке ракеты расположены квантовые реакторы-излучатели энергии, рулевые и корректирующие установки, системы пуска и останова двигателей, система охлаждения и запас ядерного горючего.TRANSPORTATION COMPARTMENT (4) - In the transport compartment of the rocket are located quantum reactors-emitters of energy, steering and correctional installations, systems for starting and stopping engines, a cooling system and a stock of nuclear fuel.

Квантовый реактор-излучатель предназначен для использования в качестве основного транспортного двигателя на использовании низкотемпературного ядерного синтеза. The quantum emitter reactor is intended to be used as the main transport engine using low-temperature nuclear fusion.

Двигатель состоит из следующих конструктивных узлов (см. фиг.3)The engine consists of the following structural units (see figure 3)

1) Ядерного реактора;1) Nuclear reactor;

2) излучателя гамма-квантов и электронов высокой энергии, представляющего собой реагент, в качестве которого используется ядерное горючее, в котором под действием облучения потоком медленных нейтронов происходит радиационный захват медленных нейтронов и излучение ядерной энергии;2) an emitter of gamma-quanta and high-energy electrons, which is a reagent, which is used as nuclear fuel, in which under the influence of radiation by a stream of slow neutrons radiation capture of slow neutrons and radiation of nuclear energy occur

3) корпуса (1);3) housing (1);

4) генератора нейтронов комбинированного (2);4) combined neutron generator (2);

5) замедлителя нейтронов (3);5) neutron moderator (3);

6) выделения заряженных альфа-частиц (4);6) the allocation of charged alpha particles (4);

7) отражателя нейтронов (5);7) neutron reflector (5);

8) отражателя электронов (6);8) electron reflector (6);

9) системы пуска и останова (7);9) start and stop systems (7);

10) реагента (8);10) reagent (8);

11) системы защиты11) protection systems

12) системы автоматического управления12) automatic control systems

13) вспомогательных систем13) auxiliary systems

В исходном состоянии все составляющие компоненты представляют собой нерадиоактивные, стабильные и безвредные вещества, не представляющие опасности обслуживающему персоналу и окружающей природе.In the initial state, all constituent components are non-radioactive, stable and harmless substances that do not pose a danger to maintenance personnel and the environment.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДВИГАТЕЛЯ.PRINCIPLE OF ACTION OF THE ENGINE.

Для запуска двигателя необходимо:To start the engine, you must:

1. Включить электропитание электромагнитов ускоряющих циклотронов,1. Turn on the power supply of the electromagnets of the accelerating cyclotrons,

2. Включить электропитание радиочастотного генератора,2. Turn on the power to the RF generator,

3. Включить электропитание нагревателя водорода и гелия,3. Turn on the power of the hydrogen and helium heater,

4. Включить подачу водорода и гелия в блоки ускорения протонов и альфа-частиц (см. фиг.3).4. Turn on the supply of hydrogen and helium to the acceleration blocks of protons and alpha particles (see figure 3).

Потоки водорода и гелия нагреваются до температуры, при которой протоны и ядра гелия (альфа-частицы) отделяются от электронной оболочки и разгоняются под действием электрического поля. Магнитное поле заставляет заряженные частицы двигаться по спирали. При этом энергия частицы возрастает с каждым оборотом. По достижении энергии частиц порядка 2,5 МэВ заряженные частицы направляются на мишень, преобразуя протоны в нейтроны. Реакция (р, n) состоит в том, что протоны и нейтроны как бы меняются местами. Примеры реакций:The flows of hydrogen and helium are heated to a temperature at which protons and helium nuclei (alpha particles) are separated from the electron shell and accelerated under the influence of an electric field. The magnetic field causes the charged particles to move in a spiral. In this case, the particle energy increases with each revolution. Upon reaching a particle energy of the order of 2.5 MeV, charged particles are sent to the target, converting protons into neutrons. The reaction (p, n) consists in the fact that protons and neutrons seem to change places. Reaction examples:

3Li7(p,n)4Be7; 5B11(p,n)6C11; 3 Li 7 (p, n) 4 Be 7 ; 5 B 11 (p, n) 6 C 11 ;

29Cu63(p,n)30Zn63 и др. 29 Cu 63 (p, n) 30 Zn 63 et al.

Для увеличения выхода реакций используется цепь обратной связи (4). Протоны, не прореагировавшие в первом цикле и потерявшие часть энергии на возбуждение электронной оболочки ядер, имеющие кинетическую энергию ниже уровня порога реакции (p, n), выделяются блоком выделения протонов (3) и под действием электрического и магнитного полей возвращаются на вход блока ускорения протонов (1) для повторного цикла реакции (р, n), увеличивая тем выход реакции.A feedback circuit is used to increase the yield of reactions (4). Protons that did not react in the first cycle and lost some of the energy to excitation of the electron shell of nuclei, having kinetic energy below the reaction threshold level (p, n), are released by the proton extraction unit (3) and, under the influence of electric and magnetic fields, are returned to the input of the proton acceleration unit (1) for a repeated reaction cycle (p, n), thereby increasing the reaction yield.

Поток нейтронов, образовавшихся в блоке преобразования протонов в нейтроны, поступает в активную зону реактора к реагенту низкотемпературного ядерного синтеза (5).The neutron flux formed in the block converting protons into neutrons enters the reactor core to a low-temperature nuclear fusion reagent (5).

Блок ускорения альфа-частиц (8) ускоряет альфа-частицы до энергий, превышающих порог реакции (α, n).The alpha particle acceleration unit (8) accelerates alpha particles to energies exceeding the reaction threshold (α, n).

Блок преобразования альфа-частиц в нейтроны (9) производит нейтроны осуществлением реакции (α, n) и направляет образовавшиеся нейтроны в активную зону реактора к реагенту низкотемпературного ядерного синтеза (5). The unit for converting alpha particles into neutrons (9) produces neutrons by carrying out the reaction (α, n) and directs the formed neutrons into the reactor core to a low-temperature nuclear fusion reagent (5).

Блок выделения альфа-частиц (6), (10) выделяет непрореагировавшие альфа-частицы, имеющие кинетическую энергию ниже порога реакции (α, n), и возвращают их по цепи обратной связи на вход блока ускорения альфа-частиц для повторного цикла реакции (α, n), увеличивая тем выход реакции. В активной зоне реактора-излучателя (см. фиг.2) происходит замедление поступающих нейтронов замедлителем нейтронов (3), в качестве которого используют графит и происходит радиационный захват реагентом (8) медленных нейтронов. The alpha particle extraction unit (6), (10) selects unreacted alpha particles having kinetic energy below the reaction threshold (α, n) and returns them via the feedback circuit to the input of the alpha particle acceleration unit for a repeated reaction cycle (α , n), thereby increasing the yield of the reaction. In the active zone of the emitter reactor (see Fig. 2), incoming neutrons are slowed down by a neutron moderator (3), which is used as graphite and radiation capture of slow neutrons by reagent (8) takes place.

В ядрах реагента, облученных медленными нейтронами, осуществляется ядерная реакция:In the reagent nuclei irradiated with slow neutrons, a nuclear reaction occurs:

3Li7+n→3Li8+2,1 МэВ; 3 Li 7 + n → 3 Li 8 +2.1 MeV;

Figure 00000024
Figure 00000024

в результате которой образуются 2 положительно заряженные альфа-частицы и выделяется энергия 17,3 МэВ, излучаемая квантом гамма-излучения с энергией 2 МэВ и потоком бета-минус-излучения с энергией 15,31 МэВ, которые используются для создания тягового усилия двигателя, расходуя 1 кг реагента в сек, что соответствует расходу энергии 2,38·1014/3·108=795 т·с/кГ.as a result of which 2 positively charged alpha particles are formed and 17.3 MeV energy is emitted, emitted by a 2-MeV gamma-ray quantum and a 15.31-MeV beta-minus radiation flux, which are used to create engine traction, spending 1 kg of reagent per second, which corresponds to the energy consumption of 2.38 × 10 14/3 × 10 8 = 795 m · s / kg.

Claims (1)

Ракета с ядерным квантовым двигателем, включающим ядерный реактор, излучатель электронов и гамма-квантов высоких энергий направленного действия, генератор нейтронов, замедлитель нейтронов, отражатель нейтронов, систему пуска и останова двигателя, систему охлаждения, систему защиты, систему автоматического управления и вспомогательные системы, отличающаяся тем, что она содержит головную часть с боевым зарядом, отсек блока управления, грузовой отсек и отсек транспортной части, при этом излучатель электронов и гамма-квантов высоких энергий направленного действия квантового двигателя выполнен параболической формы, а генератор нейтронов - комбинированным и состоящим из блоков ускорения протонов, преобразования протонов в нейтроны, выделения протонов, выделения альфа-частиц, ускорения альфа-частиц, преобразования альфа-частиц в нейтроны, обратной связи и пуска, при этом квантовый двигатель выполнен с возможностью образования ядерной энергии путем радиационного захвата реагентом медленных нейтронов, производимых упомянутым генератором нейтронов, и преобразования части избыточных нейтронов в протоны с последующим соединением захваченных нейтронов с образованными протонами в составные ядра и слияния их с ядром реагента и получения посредством этого тягового усилия за счет излучения квантов гамма- и бета-минус высоких энергий направленного действия, причем в качестве реагента использованы атомные ядра лития-7, бора-11, натрия-23 и свинца-206.A rocket with a nuclear quantum engine, including a nuclear reactor, an emitter of electrons and high-energy gamma rays of directional action, a neutron generator, a neutron moderator, a neutron reflector, an engine start and stop system, a cooling system, a protection system, an automatic control system and auxiliary systems the fact that it contains a warhead with a warhead, a control unit compartment, a cargo compartment and a transport compartment, while the emitter of electrons and high-energy gamma rays The directional action of the quantum engine is made in a parabolic shape, and the neutron generator is combined and consists of blocks for accelerating protons, converting protons to neutrons, emitting protons, emitting alpha particles, accelerating alpha particles, converting alpha particles to neutrons, feedback and firing while the quantum engine is configured to generate nuclear energy by radiation reagent capture of slow neutrons produced by the aforementioned neutron generator, and the conversion of and excess neutrons into protons, followed by combining the captured neutrons with the formed protons into composite nuclei and fusing them with the reagent nucleus and thereby generating traction due to the emission of gamma and beta minus quanta of high directed energies, with atomic nuclei being used as the reagent lithium-7, boron-11, sodium-23 and lead-206.
RU2004113003/02A 2004-04-27 2004-04-27 Rocket with nuclear quantum engine RU2276286C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004113003/02A RU2276286C2 (en) 2004-04-27 2004-04-27 Rocket with nuclear quantum engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004113003/02A RU2276286C2 (en) 2004-04-27 2004-04-27 Rocket with nuclear quantum engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004113003A RU2004113003A (en) 2005-10-27
RU2276286C2 true RU2276286C2 (en) 2006-05-10

Family

ID=35863500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004113003/02A RU2276286C2 (en) 2004-04-27 2004-04-27 Rocket with nuclear quantum engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2276286C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566620C2 (en) * 2013-12-24 2015-10-27 Сергей Николаевич Зубов Method and fuel for compound-synthesis, air jet engine running on compound-synthesis and turbomachine unit to this end (versions)
RU2578551C2 (en) * 2014-06-09 2016-03-27 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Cyclotron plasma engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566620C2 (en) * 2013-12-24 2015-10-27 Сергей Николаевич Зубов Method and fuel for compound-synthesis, air jet engine running on compound-synthesis and turbomachine unit to this end (versions)
RU2578551C2 (en) * 2014-06-09 2016-03-27 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Cyclotron plasma engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004113003A (en) 2005-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090000268A1 (en) Thermonuclear plasma reactor for rocket thrust and electrical generation
Gabrielli et al. Review of nuclear thermal propulsion systems
RU2276286C2 (en) Rocket with nuclear quantum engine
Shmatov Some problems related to heating the compressed thermonuclear fuel through the cone
US10793295B2 (en) Asteroid redirection facilitated by cosmic ray and muon-catalyzed fusion
WO2019112874A1 (en) Asteroid mining systems facilitated by cosmic ray and muon-catalyzed fusion
Bussard Concepts for future nuclear rocket propulsion
Deutsch et al. Fusion reactions and matter–antimatter annihilation for space propulsion
Gahl et al. The Fission Fragment Rocket Engine for Mars Fast Transit
US10322826B2 (en) Interplanetary spacecraft using fusion-powered thrust
Bolonkin Cumulative thermonuclear inertial reactor
RU2163308C2 (en) Jet engine for use in low-temperature nuclear fusion
Davis Advanced propulsion study
McLaren et al. Nuclear propulsion choices for space exploration
Haloulakos et al. Fusion Propulsion Study
RU2407678C2 (en) Drone plate with nuclear engine
US9852823B1 (en) Methods and systems for producing fissile material from fertile feedstock
Bolonkin Micro-thermonuclear ab-reactors for aerospace
Romero Radioisotope propulsion
Bolonkin Cumulative Thermonuclear AB-Reactor
Winterberg Thermonuclear Operation Space Lift
Czysz et al. Stellar and interstellar precursor missions
Singh et al. Advanced rocket propulsion techniques for deep space travel: A review
Czysz et al. Exploration of our Solar System
WO2023164149A1 (en) Radioisotope power system for vehicle