RU86784U1

RU86784U1 - ISOTOPIC DC GENERATOR

Info

Publication number: RU86784U1
Application number: RU2009100471/22U
Authority: RU
Inventors: Алексей Владимирович Егоров
Original assignee: Алексей Владимирович Егоров
Priority date: 2009-01-11
Filing date: 2009-01-11
Publication date: 2009-09-10

Abstract

Изотопный генератор постоянного тока, включающий две конусные чашки в виде несимметричных конусов, разделенных диэлектрической перегородкой, стянутых основаниями в единый корпус электрически изолированными стяжками, при этом на диэлектрической перегородке с двух сторон закреплены металлические пластины - это металлическая обкладка α-камеры с одной стороны, соединенная с положительной клеммой, и свинцовая минусовая клемма, изолированная оксидным слоем диэлектрика от алюминиевой обкладки γ-камеры, с другой стороны, конусная чашка корпуса α-камеры выполнена из алюминия, является второй отрицательной клеммой, имеет оксидное диэлектрическое покрытие изнутри, α-камера заполнена электролитом, снабжена конусом стекания заряда к обкладке α-камеры, диафрагмой для регулирования интенсивности α-излучения и перепускным клапаном, конусная чашка γ-камеры выполнена из свинца, γ-камера вакуумирована, снабжена изолированным и выведенным наружу корпуса проводником датчика потенциометра, соединенным с положительной клеммой, снабжена щелевым затвором источника γ-излучения с механическим приводом величины щели, для регулирования интенсивности γ-излучения и процесса генерации источники α и γ-излучения являются расходными топливными элементами и установлены в вершинах конусной части камер, выполнены в виде сменных полых стержней с конусным отверстием в боковой части с помещенными внутрь топливными материалами - радиоактивными изотопами.DC isotope generator, which includes two conical cups in the form of asymmetric cones separated by a dielectric partition, tightened by the bases into a single body with electrically insulated ties, while metal plates are fixed on the dielectric partition on both sides - this is the metal plate of the α-chamber on one side, connected with a positive terminal, and a lead minus terminal, insulated with an oxide layer of dielectric from the aluminum lining of the γ-chamber, on the other hand, the conical cup of the α-chamber body is made of aluminum, is the second negative terminal, has an oxide dielectric coating on the inside, the α-chamber is filled with electrolyte , equipped with a cone of charge drainage to the lining of the α-chamber, a diaphragm for regulating the intensity of α-radiation and a bypass valve, the conical cup of the γ-chamber is made of lead, the γ-chamber is evacuated, equipped with an insulated and led outside the body of the potentiometer sensor conductor connected to the floor A clamping terminal, equipped with a slot gate of a γ-radiation source with a mechanical drive of the size of the slot, for regulating the intensity of γ-radiation and the generation process, the sources of α and γ-radiation are consumable fuel cells and are installed at the tops of the conical part of the chambers, made in the form of replaceable hollow rods with a conical hole in the side part with fuel materials placed inside - radioactive isotopes.

Description

Устройство относится к генераторам электрической энергии.The device relates to electrical energy generators.

Известны локальные электрической станции с использованием преобразователя энергии излучения радиоактивного вещества в электрическую. А.С. №2182380 от 01.05.2002 г. (аналог). Электростанция содержит свинцовый корпус, радиоактивное вещество, расположенные вертикально либо горизонтально фотоэлектробатареи и теплообменник. Фотоэлектробатареи обладают дырочной проводимостью и выполнены в два либо четыре ряда. Теплообменник выполнен в виде щелевой камеры с вентиляционными отверстиями из материала, пропускающего радиацию. Он расположен между фотоэлектробатареями и радиоактивным веществом для защиты от их возможного перегрева. Возможно заполнение камеры теплообменника хладагентом. На корпусе электростанции вмонтирована сигнальная лампочка. В качестве радиоактивного вещества используют вещество, излучающее, например, γ-кванты.Local electric stations are known using a transducer of radiation energy of a radioactive substance into an electric one. A.S. No. 2182380 dated 05/01/2002 (analogue). The power plant contains a lead casing, a radioactive substance, vertically or horizontally photovoltaic batteries and a heat exchanger. Photovoltaic batteries have hole conductivity and are made in two or four rows. The heat exchanger is made in the form of a slit chamber with ventilation holes of a material that transmits radiation. It is located between the photovoltaic cells and the radioactive material to protect them from possible overheating. It is possible to fill the heat exchanger chamber with refrigerant. A signal light is mounted on the body of the power plant. As a radioactive substance, a substance emitting, for example, γ-quanta is used.

За прототип можно принять устройство, содержащее емкость, выполненную из антирадиационного материала, с размещенными в ней радионуклидами. А.С. №2130658 от 20.05.1999 г. Емкость соединена проводами через трансформатор с потребителем электроэнергии. Верхняя участь емкости выполнена в виде замкнутого короба, разделенного перегородкой на верхнюю и нижнюю полости. Верхняя полость короба заполнена диэлектрическими ячейками, в которых размещены полупроводниковые вещества, образующие последовательно соединенные контактами аноды и катоды. Нижняя полость короба вакуумирована для защиты батареи анодов и катодов от нагрева. При попадании излучения радионуклидов на полупроводниковое вещество в нем возникает электрический ток, который может быть передан потребителю.For the prototype, you can take a device containing a container made of anti-radiation material, with radionuclides placed in it. A.S. No. 2130658 dated 05/20/1999. The tank is connected by wires through a transformer to a consumer of electricity. The upper part of the tank is made in the form of a closed box, divided by a partition into the upper and lower cavities. The upper cavity of the box is filled with dielectric cells in which semiconductor substances are placed, forming anodes and cathodes connected in series by contacts. The lower cavity of the box is evacuated to protect the battery of anodes and cathodes from heating. When radionuclide radiation enters a semiconductor substance, an electric current arises in it, which can be transmitted to the consumer.

Эти устройства имеют свои достоинства и недостатки. Для большинства устройств недостатком является их немобильность (стационарное использование), большие размеры (например, фотоэлектрические панели) и большая масса.These devices have their advantages and disadvantages. For most devices, the disadvantage is their immobility (stationary use), large sizes (for example, photovoltaic panels) and a large mass.

Целью предлагаемого решения является получение электрической энергии, используя явление радиоактивного распада. Радиоактивность характеризуется не только определенным набором испускаемых частиц, но также и энергией. Энергии испускаемых частиц могут достигать многих миллионов электронвольт, что во много раз превосходит энергии химических процессов.The aim of the proposed solution is to obtain electrical energy using the phenomenon of radioactive decay. Radioactivity is characterized not only by a specific set of emitted particles, but also by energy. The energy of the emitted particles can reach many millions of electron volts, which is many times greater than the energy of chemical processes.

Изотопный генератор постоянного тока, включающий две конусные чашки, в виде несимметричных конусов, разделенных диэлектрической перегородкой, стянутых основаниями в единый корпус электрически изолированными стяжками, при этом на диэлектрической перегородке с двух сторон закреплены металлические пластины - это металлическая обкладка α-камеры с одной стороны, соединенная с положительной клеммой, и свинцовая минусовая клемма, изолированная оксидным слоем диэлектрика от алюминиевой обкладки γ-камеры с другой стороны, конусная чашка корпуса α-камеры выполнена из алюминия, является второй отрицательной клеммой, имеет оксидное диэлектрическое покрытие изнутри, α-камера заполнена электролитом, снабжена конусом отекания заряда к обкладке α-камеры, диафрагмой для регулирования интенсивности α-излучения и перепускным клапаном, конусная чашка γ-камеры выполнена из свинца, γ-камера вакуумирована, снабжена изолированным и выведенным наружу корпуса проводником датчика потенциометра, соединенным с положительной клеммой, снабжена щелевым затвором источника γ-излучения, с механическим приводом величины щели, для регулирования интенсивности γ-излучения и процесса генерации, источники α и γ-излучения являются расходными топливными элементами и установлены в вершинах конусной части камер, выполнены в виде сменных полых стержней с конусным отверстием в боковой части с помещенными внутрь топливными материалами радиоактивными изотопами.An isotope direct current generator, including two conical cups, in the form of asymmetric cones separated by a dielectric partition, pulled together by bases with electrically insulated couplers, and metal plates are fixed on two sides of the dielectric partition - this is the metal lining of the α-chamber on one side, connected to the positive terminal and the lead minus terminal isolated by the oxide dielectric layer from the aluminum plate of the γ-chamber on the other hand, a conical cup the whisker of the α-chamber is made of aluminum, is the second negative terminal, has an oxide dielectric coating from the inside, the α-chamber is filled with electrolyte, is equipped with a cone of charge sweeping to the lining of the α-chamber, a diaphragm for regulating the intensity of α-radiation and a bypass valve, γ- the chamber is made of lead, the γ-chamber is evacuated, equipped with an insulated and brought out to the outside of the casing potentiometer sensor conductor connected to the positive terminal, equipped with a slotted shutter of the γ-radiation source, with mechanical With the aid of a slot drive, to control the intensity of γ-radiation and the generation process, sources of α and γ-radiation are consumable fuel cells and are installed at the tops of the conical part of the chambers, made in the form of interchangeable hollow rods with a conical hole in the side with fuel materials placed inside radioactive isotopes.

Областями применения предлагаемого генератора могут стать любые машины с мобильным устройством генерации электроэнергии (суда надводные, подводные, воздушные, авто и железнодорожный транспорт, космические аппараты и т.д.), системы автономного электроснабжения и др.The scope of the proposed generator can be any machine with a mobile device for generating electricity (surface, underwater, air, road and rail vehicles, spacecraft, etc.), autonomous power supply systems, etc.

Предлагаемый генератор электрической энергии иллюстрирован чертежами, представленными на фигурах 1-5.The proposed generator of electrical energy is illustrated by the drawings presented in figures 1-5.

На фиг.1 - представлен продольный разрез генератора;Figure 1 - shows a longitudinal section of a generator;

на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;figure 2 is a section aa in figure 1;

на фиг.3 - вид Б на фиг.1;figure 3 is a view of B in figure 1;

на фиг.4 - схема подключения генератора и элементы управления;figure 4 - connection diagram of the generator and controls;

на фиг.5 - эскиз процесса рассеяния у - излучения.figure 5 is a sketch of the scattering process of γ - radiation.

Изотопный генератор постоянного тока состоит из источника α-излучения 1, источника γ-излучения 2, разделительной диэлектрической перегородки 3, двух конусных чашек 4, 5, α-камеры 6, γ-камеры 7, α-камера 6 заполнена электролитом 8, содержит обкладку 9 и имеет диэлектрическое покрытие 20 по внутренней поверхности корпуса 4, снабжена конусом 11 отекания заряда к обкладке 9 с наружным выводом «+» 12, γ-камера 7 вакуумирова, содержит обкладку 10, «-» клемма 13 выполнена в виде пластины и изолирована слоем диэлектрика от обкладок 9, 10 и снабжена наружным выводом, имеется «-» клемма 19 с корпуса α-камеры 6, конусные чашки 4, 5 стянуты в единый корпус электрически изолированными стяжками 14, интенсивность α-излучения регулируется диафрагмой 15, γ-излучения - щелевым затвором 16, щелевой затвор 16 и диафрагма 15 связаны между собой электрическим и механическим приводом 17, проводник 18 соединен с датчиком потенциометра. Для стравливания гелия в верхней части α-камеры установлен перепускной клапан 21.The isotope DC generator consists of an α-radiation source 1, a γ-radiation source 2, a dielectric dividing wall 3, two conical cups 4, 5, an α-chamber 6, a γ-chamber 7, an α-chamber 6 is filled with electrolyte 8, contains a lining 9 and has a dielectric coating 20 on the inner surface of the housing 4, is provided with a cone 11 for swelling the charge to the lining 9 with an external terminal “+” 12, the γ-chamber 7 is evacuated, contains the lining 10, “-” terminal 13 is made in the form of a plate and is insulated with a layer dielectric from the plates 9, 10 and is equipped with an external output, there is a “-” terminal 19 from the body of the α-chamber 6, the conical cups 4, 5 are pulled into a single housing by electrically insulated couplers 14, the intensity of the α-radiation is controlled by the diaphragm 15, the γ-radiation by the slotted shutter 16, the slotted shutter 16 and the diaphragm 15 are connected between themselves by an electric and mechanical drive 17, the conductor 18 is connected to a potentiometer sensor. For bleeding helium, an overflow valve 21 is installed in the upper part of the α-chamber.

Источники α и γ-излучения 1, 2 являются расходными топливными элементами и установлены в вершинах конусной части камер, выполнены в виде сменных полых стержней с конусным отверстием в боковой части с помещенными внутрь топливными материалами радиоактивными изотопами.Sources of α and γ radiation 1, 2 are consumable fuel cells and are installed at the tops of the conical part of the chambers, made in the form of replaceable hollow rods with a conical hole in the side with radioactive isotopes placed inside the fuel materials.

Материал корпуса γ-камеры 5, пластины «-» клеммы 13, створок щелевого затвора 16 должен обеспечивать защиту от радиоактивного излучения - это может быть свинец, материалом стержней источников излучения 1, 2 - титан.The housing material of the γ-chamber 5, the plate “-” of terminal 13, the slit shutter flaps 16 should provide protection against radioactive radiation - this may be lead, the material of the rods of radiation sources 1, 2 is titanium.

Генератор работает следующим образом.The generator operates as follows.

Источники α и γ-излучения 1,2 закрыты диафрагмой 15 и щелевым затвором 16, изолированы от камер 6,7 и генерации энергии не происходит.Sources of α and γ radiation 1,2 are closed by a diaphragm 15 and a slit shutter 16, isolated from the cameras 6,7 and no energy is generated.

α-камера конструктивно напоминает упрощенное устройство электролитического конденсатора. Электролитический конденсатор (упрощенно) - это алюминиевая колба с внутренним диэлектрическим (оксидным) покрытием, которая заполнена электролитом. В электролит погружен проводник, изолированный от колбы. Если к колбе (катод «-») и к проводнику (анод «+») приложить разность потенциалов, то в результате ионизации электролита произойдет накопление заряда. Одной обкладкой такого конденсатора считается электролит. Соответственно при подключении потребителя возникает разряд. В предлагаемом устройстве ионизация электролита происходит воздействием ионизирующего α-излучения.The α-chamber is structurally reminiscent of a simplified electrolytic capacitor device. An electrolytic capacitor (simplified) is an aluminum flask with an internal dielectric (oxide) coating, which is filled with electrolyte. A conductor isolated from the bulb is immersed in the electrolyte. If a potential difference is applied to the flask (cathode “-”) and to the conductor (anode “+”), the charge will accumulate as a result of electrolyte ionization. An electrolyte is considered one lining of such a capacitor. Accordingly, when a consumer is connected, a discharge occurs. In the proposed device, ionization of the electrolyte occurs by exposure to ionizing α-radiation.

Для начала процесса генерации открывается диафрагма 15, поток α-излучения направляется в камеру через отверстие диафрагмы. Энергия α-излучения тратится на ионизацию электролита 8, свободные электроны накапливаются на корпусе конусной чашки α-камеры 4, электролит и корпус разделены диэлектрическим покрытием. В результате в α-камере в среде электролита 8 создается положительный заряд, который стекает по конусу отекания заряда 11 на обкладку 9 α-камеры 6, а на корпусе 4 - отрицательный, т.е. возникает разность потенциалов.To start the generation process, the diaphragm 15 opens, the α-radiation flux is directed into the chamber through the diaphragm hole. The energy of α-radiation is spent on the ionization of the electrolyte 8, free electrons accumulate on the body of the conical cup α-chamber 4, the electrolyte and the body are separated by a dielectric coating. As a result, a positive charge is created in the α-chamber in the electrolyte 8 environment, which flows along the cone of charge ejection 11 onto the lining 9 of the α-chamber 6, and negative on the casing 4, i.e. there is a potential difference.

Физические причины процесса следующие: Предположим, что источник α-излучения стабилен некоторое время. Например полоний, обладает свойствами металла и соответственно при температурах от -30 до +40 град Цельсия (предполагаемые условия эксплуатации) имеет кристаллическую решетку. При условии стабильности (имеется в виду - радиоактивного распада не происходит) материал электрически нейтрален. Т.е. количество протонов в ядрах атомов соответствует количеству электронов в оболочках атомов. В какой то момент времени происходит распад. Нестабильное ядро атома «выстреливаете α-частицу с высокой скоростью. При этом заряд ядра атома уменьшается на два. Два электрона оболочки атома остаются не связанными (избыточными) в структуре кристаллической решетки источника (Эффект «стряхивания»). Поскольку материал источника излучения и продукт распада обладают свойствами проводника, а сам источник закреплен на корпусе α-камеры, то эти «избыточные» электроны накапливаются именно на корпусе, α-частица - это ядро атома гелия «потерявшее» два электрона, обладающая высокой скоростью и потенциалом ионизации. Длина пробега α-частицы, в предлагаемом устройстве достаточна, для того чтобы достичь поверхности электролита. Электролит изначально электрически нейтрален. Заряд α-частицы «плюсе два, α-излучение имеет корпускулярную структуру, а сами частицы имеют большие размеры и заряд по масштабам элементарного мира, глубокого проникновения в облучаемый материал не произойдет. Частицы быстро потеряют скорость и энергию. Но, α-частицу можно рассматривать как ион гелия с достаточно высоким потенциалом ионизации. Будет происходить ионизация электролита с «восстановлением» α-частиц до атомарного гелия. Кроме того, в качестве среды ионизации можно использовать газ, например гелий, и физика накопления заряда аналогична соответственно - газовому конденсатору. Изотопы, источники α-излучения - стабильны при условии их полной герметизации от внешней среды. Что используется в предлагаемом устройстве - механическая изоляция источника от α-камеры герметично-закрываемой диафрагмой. Описанное можно применять как отдельное устройство.The physical causes of the process are as follows: Suppose that the source of α-radiation is stable for some time. For example, polonium has the properties of a metal and, accordingly, at temperatures from -30 to +40 degrees Celsius (expected operating conditions) it has a crystal lattice. Under the condition of stability (meaning - no radioactive decay occurs) the material is electrically neutral. Those. the number of protons in the nuclei of atoms corresponds to the number of electrons in the shells of atoms. At some point in time, decay occurs. Unstable atomic nucleus “shoot an α-particle with high speed. In this case, the atomic nucleus charge decreases by two. Two electrons of the atomic shell remain unbound (redundant) in the structure of the crystal lattice of the source (“Shake” effect). Since the material of the radiation source and the decay product have the properties of a conductor, and the source itself is mounted on the casing of the α-chamber, these "excess" electrons accumulate on the casing, the α-particle is the nucleus of the helium atom "lost" two electrons, which has a high speed and ionization potential. The mean free path of the α-particle in the proposed device is sufficient to reach the surface of the electrolyte. The electrolyte is initially electrically neutral. The charge of an α-particle is “plus two, α-radiation has a corpuscular structure, and the particles themselves are large in size and charge on the scale of the elementary world, deep penetration into the irradiated material will not occur. Particles will quickly lose speed and energy. But, an α-particle can be considered as a helium ion with a fairly high ionization potential. The electrolyte will ionize with the “reduction” of α-particles to atomic helium. In addition, a gas, such as helium, can be used as an ionization medium, and the physics of charge accumulation is similar, respectively, to a gas condenser. Isotopes, sources of α-radiation are stable provided they are completely sealed from the external environment. What is used in the proposed device is the mechanical isolation of the source from the α-chamber with a hermetically sealed diaphragm. The described can be used as a separate device.

После создания разности потенциалов в α-камере 6 подключается потребитель, открывается затвор 16 γ-камеры 7, поток γ-излучения направляется в камеру на обкладку 10. Материал обкладки 10 γ-камеры - это проводник, легкий материал с небольшим числом Z атомного номера вещества (алюминий). По толщине пластины, обкладка 10 γ-камеры является средой комптоновского рассеяния на электронах. Радиоактивный изотоп (источник γ-излучения 2), материал обкладки 10 γ-камеры и разделяющий слой диэлектрика подобраны таким образом, чтобы энергия γ-кванта тратилась в результате некогерентного (комптоновского) рассеяния на придание (См. фиг.5) импульса отдачи P_е электронам. Комптон-эффект ограничивает пробег жестких фотонов в веществе. В результате многократных рассеяний жесткий фотон уменьшает свою энергию (отдавая ее электронам), переходит в др. область спектра и поглощается вследствие фотоионизации атомов.After creating the potential difference in the α-chamber 6, the consumer is connected, the shutter 16 of the γ-chamber 7 is opened, the γ-radiation flux is directed to the chamber on the lining 10. The lining material 10 of the γ-chamber is a conductor, a light material with a small number Z of atomic number of the substance (aluminum). According to the plate thickness, the lining 10 of the γ-chamber is a medium of Compton scattering by electrons. The radioactive isotope (γ-ray source 2), the lining material 10 of the γ-chamber and the separating dielectric layer are selected so that the γ-quantum energy is wasted as a result of incoherent (Compton) scattering to give (see FIG. 5) a recoil momentum P _e to the electrons. The Compton effect limits the range of hard photons in matter. As a result of multiple scattering, a hard photon decreases its energy (giving it to electrons), passes into another spectral region and is absorbed due to photoionization of atoms.

Величина приобретенной энергии электроном в результате процесса рассеяния, должна быть достаточна для преодоления таким электроном ширины запрещенной зоны диэлектрической прослойки между обкладкой 10 γ-камеры и минусовой клеммой 12. В результате комптоновского рассеяния на обкладке 10 γ-камеры, кванты передают электронам часть своей энергии и импульса, при этом изменяется длина волны и энергия γ-кванта. Перечисленные выше механизмы взаимодействия γ-квантов с веществом не затрагивают внутренней структуры атомных ядер, а «туннелирование» комптоновских электронов отдачи через слой диэлектрика позволяет переносить отрицательный заряд с обкладки 10 γ-камеры на минусовую клемму 12. Оставшееся ослабленное и рассеянное излучение поглощается на минусовой клемме 12 и корпусе γ-камеры 5. Поэтому в качестве материала нужно использовать материал-проводник, с высоким линейным коэффициентом поглощения фотонов. Например - свинец.The magnitude of the energy acquired by the electron as a result of the scattering process should be sufficient to overcome the band gap of the dielectric layer between the gamma-plate 10 of the γ-chamber and the minus terminal 12. As a result of Compton scattering on the gamma-plate 10 of the γ-camera, quanta transfer part of their energy to the electrons and pulse, while changing the wavelength and energy of the γ-quantum. The above-mentioned mechanisms of interaction of γ-quanta with matter do not affect the internal structure of atomic nuclei, and the “tunneling” of Compton recoil electrons through the dielectric layer allows the negative charge to be transferred from the lining 10 of the γ-chamber to the negative terminal 12. The remaining attenuated and scattered radiation is absorbed at the negative terminal 12 and the housing of the γ-camera 5. Therefore, as a material, a conductor material with a high linear photon absorption coefficient must be used. For example, lead.

Поскольку фотоны γ-излучения естественных радиоактивных изотопов будут иметь распределение, а процессы рассеяния имеют вероятностный характер, то искомый результат тоже будет носить вероятностный характер. Тем не менее, результат достижим. И применительно для устройства, необходимо поддерживать определенную силу тока i_e на обкладке γ-камеры, чтобы описанный эффект был наиболее вероятен. В результате «туннелирования» электронов, между обкладкой 10 γ-камеры и «-» клеммой 12 формируется электрическая разность потенциалов. Величина которого будет зависеть от интенсивности γ-излучения, энергии квантов источника и вероятности взаимодействия в толще облучаемой пластины. Поскольку конструктивно обкладка 10 γ-камеры и минусовая клемма 12 моделируют плоский конденсатор, то описываемый процесс возможен в динамике, когда клеммы генератора подключены к потребителю и происходит заполнение недостающими электронами облучаемой пластины, т.е. в объеме обкладки γ-камеры протекает электрический ток, величина которого зависит от накопленной разности потенциалов. Необходимо контролировать эту величину и соответственно поддерживать этот процесс.Since the photons of γ-radiation of natural radioactive isotopes will have a distribution, and the scattering processes are probabilistic in nature, the desired result will also be probabilistic in nature. However, the result is achievable. And as applied to the device, it is necessary to maintain a certain current strength i _e on the lining of the γ-camera, so that the described effect is most likely. As a result of the "tunneling" of electrons, between the lining 10 of the γ-chamber and the "-" terminal 12, an electric potential difference is formed. The value of which will depend on the intensity of γ-radiation, the energy of the source quanta and the probability of interaction in the thickness of the irradiated plate. Since the lining of the γ-chamber and the negative terminal 12 constructively model a flat capacitor, the described process is possible in dynamics when the generator terminals are connected to the consumer and the irradiated plate is filled with the missing electrons, i.e. an electric current flows in the volume of the lining of the γ-camera, the value of which depends on the accumulated potential difference. It is necessary to control this value and accordingly support this process.

Возможно также применение для целей устройства в процессе облучения не легких материалов (обкладка γ-камеры), а материалов середины периодической системы элементов в состоянии высокой ионизации. Фотоэффекта на облучаемой пластине возникать не будет, а энергии γ-квантов достаточно для ионизации нижних уровней электронного слоя. Накопленный потенциал в этом случае будет иметь достаточно высокую величину.It is also possible to use for the purpose of the device during the irradiation process not light materials (lining of the γ-chamber), but materials in the middle of the periodic system of elements in a state of high ionization. No photoelectric effect will occur on the irradiated plate, and the energy of the gamma rays is sufficient to ionize the lower levels of the electron layer. The accumulated potential in this case will be quite high.

Степень открытия затвора 16 зависит от степени открытия диафрагмы 15 и тем самым регулируется интенсивность генерации электроэнергии. Схема подключения генератора и элементы управления представлены на фиг.4, где M1, M2 электроприводы диафрагмы 15 и щелевого затвора 17, R_нагр - потребитель, БУ - блок управления. Электрическая энергия снимается с клемм 12, 13 генератора соединением клемм с потребителем постоянного токаThe degree of opening of the shutter 16 depends on the degree of opening of the diaphragm 15 and thereby regulates the intensity of electricity generation. The generator connection diagram and control elements are presented in Fig. 4, where M1, M2 are the electric drives of the diaphragm 15 and the slotted shutter 17, R _load is a consumer, a control unit is a control unit. Electric energy is removed from the terminals 12, 13 of the generator by connecting the terminals to a DC consumer

Датчик потенциометра присоединен к обкладке 10 γ-камеры 7 через проводник 18 и необходим для исключения аварийного режима накопления потенциала на обкладках 9 и 12 генератора. Управление осуществляется путем сравнения потенциала, с эталонным - U_N, от независимого источника напряжения. При накоплении избыточного заряда свыше допустимого (номинального) рассчитанного для безопасной работы генератора, блок управления выдает сигнал на закрытие (прикрытие) диафрагмы 15 и затвора 16, тем самым уменьшая интенсивность α и γ-излучения источниками 1, 2.The potentiometer sensor is connected to the plate 10 of the γ-chamber 7 through the conductor 18 and is necessary to eliminate the emergency mode of potential accumulation on the plates 9 and 12 of the generator. Management is carried out by comparing the potential, with the reference - U _N , from an independent voltage source. When the accumulation of excess charge exceeds the permissible (nominal) calculated for safe operation of the generator, the control unit generates a signal to close (cover) the diaphragm 15 and shutter 16, thereby reducing the intensity of α and γ radiation by sources 1, 2.

Датчик также необходим для поддержания номинального режима работы генератора в случае увеличения нагрузки со стороны потребителя, посредством механического и электрического приводов 17, путем открытия диафрагмы 15 и затвора 16 до режима номинального накопления заряда на обкладках генератора.The sensor is also necessary to maintain the nominal operating mode of the generator in case of increased load from the consumer, by means of mechanical and electrical actuators 17, by opening the diaphragm 15 and shutter 16 to the nominal charge accumulation mode on the generator plates.

Генератор работоспособен до момента полного распада всех изотопов в топливных элементах (или на расчетный период времени распада большинства изотопов). Возобновляется работа генератора - заменой топливных элементов, извлечением старых и установкой новых, подготовленных стержней с необходимыми изотопами.The generator is operational until the complete decay of all isotopes in the fuel cells (or for the estimated period of decay time of most isotopes). The generator resumes work by replacing fuel cells, removing old and installing new, prepared rods with the necessary isotopes.

На фигурах чертежейIn the drawings 1. Источник α-излучения (топливный элемент);1. Source of α-radiation (fuel cell); 13. «+» клемма генератора;13. “+” terminal of the generator; 14. Стяжка корпуса;14. Screed; 2. Источник γ-излучения;2. The source of γ-radiation; 15. Диафрагма источника α-излучения;15. The diaphragm of the source of α-radiation; 3. Диэлектрическая перегородка;3. The dielectric partition; 4. Корпус α-камеры;4. The body of the α-camera; 16.Щслевой затвор источника γ-излучения;16. The slot shutter of the gamma radiation source; 5. Корпус γ-камеры;5. The body of the γ-camera; 6. α-камера;6. α-camera; 17. Механический привод;17. The mechanical drive; 7. γ-камера;7. γ-camera; 18. Проводник датчика18. Sensor conductor 8. Электролит (ионизационная среда α-камеры);8. Electrolyte (ionization medium of the α-chamber); потенциометра.potentiometer. 19. «-» клемма α-камеры;19. "-" terminal of the α-chamber; 9. Обкладка α-камеры;9. The lining of the α-chamber; 20. Диэлектрическое покрытие20. Dielectric coating 10. Обкладка γ-камеры;10. The lining of the γ-camera; α-камеры;α cameras; 11. Кону с отекания заряда;11. Konu with swelling charge; 21. Перепускной клапан.21. Bypass valve. 12. «-» клемма генератора;12. “-” generator terminal;

е - электрон,e is an electron, γ, γ' - квант падающего и рассеянного фотона,γ, γ 'is the quantum of the incident and scattered photon, Р_i, Р_е - вектор импульса электрона до рассеяния и после,P _i , P _e is the electron momentum vector before scattering and after, t - вектор электрического тока через потребитель R,t is the vector of electric current through the consumer R, i_e - вектор дрейфа электрона на обкладке γ-камеры,i _e is the electron drift vector on the lining of the γ-camera, θ - угол рассеяния,θ is the scattering angle, тонкими линиями иллюстрированы силовые линии Кулоновского электрического поля фиг.5thin lines illustrate the lines of force of the Coulomb electric field of Fig.5

Claims

An isotope direct current generator, including two cone cups in the form of asymmetric cones separated by a dielectric partition, pulled together by bases with electrically insulated couplers, and metal plates are fixed on two sides of the dielectric partition - this is the metal lining of the α-chamber on one side, connected with a positive terminal and a lead negative terminal isolated by an oxide dielectric layer from the aluminum plate of the γ-chamber, on the other hand, a conical cup the whisker of the α-chamber is made of aluminum, is the second negative terminal, has an oxide dielectric coating from the inside, the α-chamber is filled with electrolyte, equipped with a drainage cone to the lining of the α-chamber, a diaphragm for regulating the intensity of α-radiation and a bypass valve, γ- the chamber is made of lead, the γ-chamber is evacuated, equipped with an insulated and lead-out potentiometer sensor conductor connected to the positive terminal, equipped with a slotted shutter of the γ-radiation source with mechanical by means of a slit drive, to control the intensity of γ-radiation and the generation process, sources of α and γ-radiation are consumable fuel cells and are installed at the tops of the conical part of the chambers, made in the form of replaceable hollow rods with a conical hole in the side with the fuel materials placed inside - radioactive isotopes.