SK97896A3

SK97896A3 - Energy generation and generator by means of anharmonic stimulated fusion

Info

Publication number: SK97896A3
Application number: SK978-96A
Authority: SK
Inventors: Francesco Piantelli
Original assignee: Univ Siena
Priority date: 1994-01-27
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 1997-07-09
Also published as: PL315654A1; JPH09508212A; AU691242B2; HUT76408A; PL176912B1; ITSI940001A1; ITSI940001A0; KR970700918A; DE69510056T2; HU9602033D0; RU2155392C2; IT1282858B1; CA2182102A1; BR9506650A; DE69510056D1; CN1139990A; ATE180918T1; NZ279311A; ES2133732T3; FI963010A0

Description

Oblasť techniky

Tento vynález sa týka oblasti výroby energie jadrovou fúziou, a, presnejšie, procesov generácie energie prostredníctvom neharmonický stimulovanej fúzie izotopov vodíka obsiahnutého v kryštálovej mriežke.

Ďalej sa vynález týka generátora, ktorý vykonáva uvedený spôsob.

Doterajší stav techniky

Problém obstarávania energie núti priemysel a výskumné laboratóriá stále viac a viac skúmať nové zdroje energie. Medzi nimi je obzvlášť zaujímavým zdrojom jadrová fúzia.

V priebehu štúdií jadrovej fúzie jeden prihlasovateľ na tento účel realizoval zariadenie pre naštartovanie a riadenie spôsobu výroby energie získanej prostredníctvom excitácie a vibrácií kryštálovej mreže materiálu obsahujúceho deutérium, popísané v talianskej patentovej prihláške č. SI/92/A/000002.

Spôsob, na ktorom je funkcia uvedeného zariadenia založená, obsahuje krok na prípravu elektródy skladajúcej sa z kovového materiálu, tvoreného buď jedným kovom alebo zliatinou kovových zložiek, schopného prijímať deutérium a majúci správnu kryštalickú štruktúru, t.j. izometrickú. Tento krok prípravy elektródy obsahuje najprv operáciu odplynenia, aby sa vyčistila jej kryštalická štruktúra. Následne je isté množstvo deutéria (D) napustené do kryštálovej mreže elektródy pri vopred nastavenej teplote a tlaku. Potom, keď pomer počtu atómov deutéria k atómom kovu (D/Me) presiahne prahovú mieru 0,7, je aktivovaná reakcia fúzie D+D medzi atómami deutéria adsorbovanými v kryštálovej mreži nasledujúcim zavedením poruchy, ktorá navodí kmity po sebe idúcich plôch mreže do vibrácií (striedanie tlaku a ťahu). Systémy na odvedenie tepelnej energie generovanej fúziou sú k dispozícii.

Zariadenie a spôsob ilustrovaný vyššie však predstavujú značné problémy, pokiaľ ide o ich skutočné zavedenie do praxe. Po prvé, použitie deutéria je drahé v prípade priemyselného zavedenia zariadenia. Naviac je štartovací krok reakcie veľmi ťažko riaditeľný a opakovateľný. V skutočnosti je v mnohých prípadoch získané množstvo energie odlišné od množstva predpokladaného na základe energetických hodnôt vlastných D+D reakcií a v každom prípade nie je konštantný pre identické počiatočné podmienky a naštartovanie.

Podstata vynálezu

Predmetom tohto vynálezu je namiesto toho poskytnúť spôsob generácie energie, ktorý je schopný uskutočniť fúziu izotopov vodíka adsorbovaného na kove, a ktorý môže byť ako bez veľkých nákladov reprodukovaný v priemyselnom meradle, tak ľahko aktivovaný a zastavený.

Ďalším predmetom tohto vynálezu je poskytnúť generátor, ktorý vykonáva vyššie zmienený spôsob.

Tieto a ďalšie predmety sú uskutočnené týmto vynálezom, u ktorého sa spôsob generácie energie vyznačuje tým, že obsahuje:

- sýtiaci krok, v ktorom je jadro nasýtené množstvom izotopov vodíka H a D, ktoré sú adsorbované v kryštálovej mreži jadra,

- ohrievací krok, v ktorom je jadro nasýtené izotopmi vodíka ohriate na teplotu vyššiu, ako je prahová teplota zodpovedajúca Debyeovej konštante materiálu tvoriaceho jadro,

- štartovací krok, v ktorom je vytvorené v jadre vibračné napätie, ktoré aktivuje reakciu jadrovej fúzie izotopov vodíka,

- stacionárny krok, v priebehu ktorého je možné vymieňať teplo produkované H+D reakciou jadrovej fúzie, ktoré sa v jadre objavuje v dôsledku ustáleného pokračovania koherentného multimodálneho systému stacionárnych oscilácií.

Je rovnako zaistený krok na zastavenie fúznej reakcie v prípade, že je nutné ju prerušiť, a to vyvolaním ďalšieho vibračného napätia, ktoré dezorganizuje multimodálny systém stacionárnych oscilácií.

Prahová teplota, ktorá musí byť nevyhnutne prekročená v stacionárnom kroku, je Debyeova konštanta a pre mnoho použiteľných kovov je uvedená v tabuľke I. Aby sme mali väčšiu pravdepodobnosť úspechu reakcie, musí byť prahová teplota prekročená najmenej o ΔΤ, ktoré sa pohybuje medzi niekoľkými stupňami a niekoľkými desiatkami stupňov, podľa typu materiálu, z ktorého je aktívne jadro vytvorené. V každom prípade môže byť Debyeova teplota vypočítaná analyticky, lebo sa rovná h/K*V_cr, kde h je Planckova konštanta, K Boltzmanova konštanta a V_cr typická frekvencia pre každý materiál (kvôli ďalším podrobnostiam pozri Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics, John' Willey and Sons, New York).

Typ vodíka, ktorý má byť absorbovaný, je prednostne prírodný vodík, inak povedané, vodík majúci pomer medzi izotopmi D a H okolo 1/6 000. Je však tiež možné získať reakciu s prírodným vodíkom ochudobneným alebo obohateným deutériom, s pomerom medzi izotopmi D a H v každom prípade väčším ako 1/80 000 a prednostne medzi 1/10 000 a 1/1 000.

Novým znakom tohto generátora je, že je opatrený reaktorom, ktorý obsahuje:

- aktívne jadro, na ktorom je prírodný, prípadne deutériom obohatený vodík adsorbovaný,

- generátorovú komoru obsahujúcu aktívne jadro,

- predkomoru na ohrievanie teplonosnej tekutiny,

- kopulu na zber teplonosnej tekutiny,

- množstvo rúrok, v ktorých daná tekutina prúdi z predkomory do zbernej kopule prechádzajúc uvedenou generátorovou komorou.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Ďalšie charakteristiky a výhody spôsobu a generátora podľa tohto vynálezu sa objasnia v nasledujúcom popise niektorých jeho možných vyhotovení, danom ako neobmedzujúce príklady, vo vzťahu k priloženým výkresom, na ktorých:

obr. 1 ukazuje pozdĺžny rez prvým usporiadaním generátora podľa tohto vynálezu, obr. 2 je pozdĺžny rez druhým usporiadaním generátora podľa tohto vynálezu a tab. I ukazuje Debyeovu konštantu pre niektoré kovy a zliatiny.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Vo vzťahu k obr. 1 generátor na uskutočnenie spôsobu podľa tohto vynálezu obsahuje generátorovú komoru 2, ktorou prechádza zväzok rúrok 5 v medi, ktorý sa rozkladá medzi dvoma prírubami 6 zvarenými k opornému plášťu 11, ktorý zvonka určuje komoru 2. Rúrky 5 prechádzajú prírubou 10 a sú spojené s predkomorou 3_obsahujúcou prstencový plášť 3a vymedzený valcovým plášťom 13 so vstupmi 3b. Naviac sú rúrky 5 spojené so zbernou komorou 4, ktorá je spojená prívodmi s prírubami 14 s prostriedkami pre výmenu tepla a obehovým čerpadlom, ktoré nie sú znázornené.

Komora 2 je spojená axiálnymi rúrkami 6, ktoré prechádzajú komorou 10 na jednej strane a predkomorou 3 na druhej strane, s plynovou nádržou a pneumatickým čerpadlom (nie je znázornené), spojkami známeho typu umiestnenými mimo plášťa 13. Prívody 6 sú vhodné pre napájanie komory vodíkom alebo iným plynom. Na rúrkach 3 je galvanický nanesené aktívne jadro 1. s hrúbkou niekoľko milimetrov. Okolo podporného plášťa 11 je navinutá elektrická cievka 9, napríklad zapustená v keramickej matrici 9a.

Tekutina prichádzajúca zo vstupov 3b a prechádzajúca zväzkom rúrok 5, sa predhrieva v prstencovom plášti 3a a odnáša teplo generované v jadre 1 počas neharmonickej fúzie izotopov vodíka, ktorej naštartovanie bude popísané ďalej.

Čo sa týka obrázku 2, ďalšie usporiadanie generátora podľa tohto vynálezu obsahuje aktívne jadro 1_, majúce tvar valcovej tyče vloženej do komory 2, obsahujúcej vykurovací valec 20, v ktorom je zapustené elektrické vinutie 9.

Plášť 15, tvorený podporným plášťom 11 a valcovým plášťom 13, umožňuje priechod teplonosnej tekutiny, ktorá vstupuje vtokom 22 a odchádza z odtoku 23 potom, čo obtiekla plášť 11. Plyn, prítomný v komore 2, je vedený cez komoru 24 spojenú s plynovou nádržou a vzduchovým čerpadlom (neukázané) spojkami známeho typu. Jadro 1 sa dotýka elektródy 25 vhodnej na prenos impulzu piezoelektrického typu do jadra, aby sa aktivovala neharmonická fúzia izotopov vodíka, ako bude teraz popísané.

V obidvoch generátoroch podľa obrázkov 1 a 2 má vinutie 9_niekoľkoraké funkcie; okrem generovania magnetického poľa nevyhnutného pre adsorbciu vodíka jadrom tiež funkciu vykurovania komory a teplonosnej tekutiny, tak i funkciu naštartovania reakcie, napr. elektrickým impulzom s magnetostrikčným efektom.

Jadro 1 v prvom ukázanom prípade (obr. 1) je kovová vrstva, napr. mnohonásobná vrstva striedavo niklu a chrómu, zatiaľ čo v druhom prípade (obr. 2) je to valcová kovová tyč, napr. z chrómniklovej ocele. Jadro 1 má prednostne homogénny povrch ako je len možné bez vrubov a defektov. V kryštálovej mreži jadra IJe pôsobením známych metód adsorbovaný prírodný vodík majúci pomer izotopov D k H okolo 1/6 000. Percento deutéria vzhľadom k vodíku H môže tiež byť vyššie ako zmienené, avšak pri pomere D/H vyššom ako 1/1 000, i keď by nemusel byť výhodou pri využití reakcie ako kvôli súčasným cenám deutéria, tak aj kvôli obtiažnosti operácie prerušenia reakcie normálnym zastavením, ako bude popísané ďalej.

1. Krok sýtenia

Medzi známymi technikami sýtenia aktívneho jadra vodíkom tak, aby boli izotopy vodíka chemicky adsorbované v kryštálovej mreži, sú nasledujúce:

- elektrolytická adsorbcia

- ponorenie jadra do plynného prostredia obsahujúceho vodík pri prednastavenej teplote a tlaku,

- ponorenie jadra do roztoku HCI, HNO₃, H₂SO₄,

- ponorenie jadra do galvanického kúpeľa obsahujúceho napr. NH₃, keď je kov tvoriaci jadro uložený na podklade tvorenom materiálom ako je Cu alebo keramika.

Niektoré materiály vyžadujú aplikáciu magnetického poľa majúceho intenzitu vyššiu ako je saturačné pole, všeobecne vyššie ako 0,1 T. V dvoch prípadoch generátorov popísaných vyššie je magnetické pole vyrábané vinutím 9.

Absolútny tlak vodíka vo vnútri generátorovej komory musí byť udržiavaný na hodnotách prednostne medzi 1 a 1 000 milibarov (100 až 100 000 Pa) v každom prípade nižšom ako 4 bary (400 000 Pa), za ktorými sa už adsorbcia nekoná s výnimkou extrémne vysokých tlakov (> 50 barov, t.j. 5 MPa).

Chemická adsorbcia izotopov vodíka v kove jadra spôsobuje disociáciu H₂a D₂ molekúl a tvorbu kovalentných väzieb (hydridov) medzi atómami H a D a kovom v kryštálovej štruktúre jadra. Elektrostatické odpudzovanie medzi atómami vodíka je clonené prebytkom záporného náboja, tvoreného voľnými elektrónmi kovu. Pokles elektrostatického odpudzovania vďaka týmto väzbám teda dovoľuje viazaným atómom priblížiť sa k sebe bližšie, ako je normálne možné s voľnými atómami v identických podmienkach.

Keď je nahustenie izotopov H a D adsorbovaných na kove vo vyššie uvedenom pomere dostatočne vysoké, napr. s číselným pomerom vodíkových izotopov k atómom kovu väčším ako 0,3, môže silná vibrácia mriežky, akokoľvek vytvorená, priblížiť dva systémy Me + H a D + Me k sebe tak, že sa atómy H a D dostanú do vzdialenosti menšej ako takej, v ktorej jadrové sily začínajú hrať úlohu.

2. Ohrievací krok

Podľa tohto vynálezu je možné úspešne vykonať štart fúznej reakcie iba pokiaľ teplota aktívneho jadra vzrastie na hodnotu väčšiu ako je Debyeova konštanta materiálu tvoriaceho jadro, pričom hodnoty tejto teploty sú uvedené pre mnoho kovov v tabuľke I. V skutočnosti iba nad uvedenou teplotou množstvo neharmonických oscilácií prevýši množstvo oscilácií harmonického typu s nasledujúcim vzrastom pravdepodobnosti, že sa vibračné vlnové vektory navzájom zvýšia (sčítajú). Je však nutné, aby sa úspešne aktivovala reakcia, aby bola Debyeova konštanta prekročená o niekoľko stupňov alebo o niekoľko desiatok stupňov podľa kovu použitého na jadro, aby bolo umožnené populácii neharmonických oscilácií dostatočne prekročiť populáciu harmonických oscilácií.

Ohrievací krok môže byť vykonávaný akýmkoľvek známym systémom, napr. termoelektrickým ohrevom, oxidáciou palív alebo inými exoergickými reakciami, rekombináciami iónov polyatomárnych molekúl, laserovými impulzmi a ponorením do horúcich tekutín.

3. Štartovací krok

V bodoch jadra, na ktoré bol naadsorbovaný vodík alebo, inými slovami, v blízkosti vonkajšieho povrchu jadra, môžu oscilácie (striedanie tlaku a ťahu) mreže spôsobiť, že sa dva vodíkové izotopy, vodík H a deutérium D navzájom k sebe priblížia bližšie, ako je kritická vzdialenosť, v ktorej, ako je popísané vyššie, vstupujú jadrové sily do hry.

Podľa tohto vynálezu je možné, za podmienok popísaných vyššie a len za týchto podmienok, aktivovať lokalizovanú jadrovú reakciu popísanú vyššie vyvolaním napätia v aktívnom jadre schopného tvoriť koherentný súčet veľkého množstva vlnových vektorov a teda získať lokálny gigantický vibračný impulz schopný dostatočne excitovať kryštálovú mriežku, kde sú adsorbované izotopy vodíka. Boli zmerané lokálne zmeny objemu, spôsobené expanziou aktívneho povrchu jadra, ktoré sú 20krát väčšie ako zmeny namerané v neaktívnej časti jadra.

Každá H + D fúzia produkuje He, uvoľňuje 5,5 MeV, čo je dostatočná energia na úplné vyparenie oblasti susediacej s bodom, kde nastala reakcia. V 3 tomto prípade by bola úplná H + D reakcia H + D= He + γο energiu 5,5 MeV. V tomto prípade sa však žiadne γ fotóny ani iné častice z jadra neuvoľňujú, lebo je -15 -16 trvanie kovalentných väzieb vodík - kov rádu 10 - 10 sekúnd, zatiaľ čo doba

-18 -21 jadrovej interakcie je rádovo 10 - 10 sekúnd. Teda energia uvoľnená fúziou môže disipovať v mriežke bez emisie častíc alebo γ fotónov (pozri Max Bom, Atomic Physics, ed. Blacky and Son, Glasgow; A. F. Davydov, Teória del nucleo atomico, ed. Zanichelli, Bologna; G. K. Werthaim, Môssbauer Effect).

Podrobnejšie, po prekročení Debyeovej konštanty je pravdepodobnosť aktivácie H + D reakcie vyššia, keď sa neharmonické členy medziatómových posunov stanú významné a toto sa môže stať iba ak je teplota dostatočne vyššia ako Debyeova konštanta, pri teplote charakteristickej pre každý materiál. Za týchto podmienok nasledujú po produkcii dostatočne silných stimulov vyvolaných vonkajšou akciou kvantá vibračnej energie prechádzajúcej kryštálovou mrežou, namiesto neorganizovaných oscilácií, koherentne interagujú s následným zvýšením (sčítaním) vlnových vektorov dotyčnicovo k povrchu aktívneho jadra s následným vznikom zosilnených energetických špičiek v jednotlivých bodoch (loci). Sledy vín, ktoré sa pohybujú aktívnym materiálom jadra, okrem tvorenia lokalizovaných fúzií, tvoria koherentný multimodálny systém stacionárnych oscilácii vo vnútri častí aktívneho materiálu jadra a spôsobujú teda zápornú zmenu entropie a následný tepelný výboj, ktorý môže byť využitý generátorom podľa tohto vynálezu.

Následne sa stacionárna vlna ďalej sama udržiava čerpacím efektom produkovaným H + D reakciou. V skutočnosti, z dôvodu toho, že je konfigurácia mriežky zmenená lokalizovanými vyparovaniami spôsobenými jednotlivými H + D reakciami v miestach (loci), vlnové reaktory sa sčítajú v iných miestach, blízko predchádzajúcich, kde je ale mriežka doteraz neporušená a aktivujú ďalšie H + D reakcie. Opakovaním fúzií bude mať jadro povrch s množstvom zásadne ekvidištančných dutín oddelených časťami doteraz neporušenej mriežky a hmotnosť aktívneho jadra sa postupne zmenšuje ako výsledok úspešných lokalizovaných vyparovaní.

Ďalej je rozloženie príznačné pre udržiavanie stacionárnych vín vykonané interakciou elektrónov s mriežkou, najmä za prítomnosti premenného elektromagnetického poľa. V skutočnosti každý prechod z jedného Fermiho stavu do iného má za následok emisiu častice s danou frekvenciou a vlnovým vektorom (pozri Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics, John Willey and Sons, New York).

Štartovací krok môže byť vykonávaný rôznymi známymi typmi impulzov, pokiaľ je doba nábehu menšia ako 10’ sekundy.

V prípadoch, v ktorých sa aktívne jadro skladá z čistých kovov alebo ich zmesí s inými prvkami alebo látkami, oceľami, nerezovými oceľami, zliatinami alebo kovovými systémami s jednou alebo viacerými vrstvami, môže byť štartovací krok vykonávaný podľa jedného z nasledujúcich spôsobov.

- Metóda termického napätia spôsobeného gradientmi tlaku: θ polyatomárny plyn ako je H₂, D₂, HD, HT, C₂H₄, NH₃, N₂, O₂ atď., je zavedený do generátorovej komory so záporným rozdielom entalpie fyzikálnej adsorbcie (ΔΗ) a zodpovedajúceho gradientu tlaku, ktorý je medzi 1 milibarom a 4 barmi (10 a

4.10 Pa). Ako je už známe, generuje zavedený plyn termické napätie na povrchu aktívneho jadra vďaka prechodnej disociácii molekúl plynu a ďalšej náhlej exoergickej reakcie opäť tvoriacej molekuly katalyzované povrchom jadra. Takéto termické napätie spôsobí vytvorenie sledov vín reakcie a rýchly štart spôsobu produkcie energie jadrovou fúziou H a D, ako je popísané vyššie. Usporiadanie na obr. 1 je navrhnuté presne pre tento typ štartu, v ktorom je polyatomárny plyn zavedený rúrkami 6 ukázanými na obr. 1. Počas reakcie je prechodom prúdu vinutím 9, umiestneným pozdĺž celej dĺžky jadra 1, udržiavané konštantné magnetické pole s indukciou medzi 0,2 a 1,5 Tešia.

- Metóda s mechanickým impulzom: mechanický torzný impulz, ťah alebo tlak pôsobia na konce aktívneho jadra s intenzitou a dobou nábehu napr. 0,1 s dostatočnou na vyvolanie štruktúrnej deformácie, ktorá potom aktivuje spôsob fúzie.

- Metóda s elektrostrikciou: elektrický prúdový impulz s vhodnou špičkovou hodnotou a dobou nábehu sa privedie ku koncom aktívneho jadra, napr. 1 000 A a 30 ns, aby vyvolal štruktúrnu deformáciu, ktorá potom aktivuje spôsob fúzie. Usporiadanie z obr. 2 je navrhnuté tiež pre tento typ štartu, v ktorom je impulz striedavého napätia vyvolaný elektródou 25 pripojenou k aktívnemu jadru 1 a napájanej prostredníctvom káblov 8.

- Optoelektronická metóda: Impulz laserového lúča s vysokým výkonom, napr. 1 MW sa zaryje do jadra a vyvolá rázovou vlnou teplotné napätie, ktoré obratom spôsobí náhlu štruktúrnu deformáciu, ktorá potom aktivuje spôsob fúzie.

- Metóda rádiovej frekvencie: Impulz rádiovej frekvencie pôsobí na aktívne jadro, ktoré má frekvenciu zodpovedajúcu rezonančnej frekvencii spinov izotopov vodíka alebo frekvencii plazmy voľných elektrónov kryštálovej mreže.

- Metóda ultrazvukových vibrácií: Aktívne jadro je v rezonančnej dutine. Energetický impulz ultrazvukových vibrácií majúci intenzitu a trvanie (napr. 10 ¹ s) dostatočné na vyvolanie fúznej reakcie, pôsobí na aktívne jadro.

V prípadoch, v ktorých je jadro typu ako je napr. kryštál, ktorý vykazuje piezoelektrický efekt, môže byť štartovací krok aktivovaný metódou s opačným piezoelektrickým efektom tak, že sa vyšle do koncov kovového jadra impulz striedavého napätia s frekvenciou rovnou frekvencii mechanickej rezonancie jadra so špičkovou hodnotou (napr. vyššou ako 5 kV) dostatočnou na vyvolanie štruktúrnej deformácie, ktorá aktivuje proces fúzie. Usporiadanie podľa obr. 2 je navrhnuté tiež pre tento typ štartu, v ktorom je impulz striedavého napätia vyvolaný elektródou 25 pripojenou k aktívnemu jadru 1 a napájanou káblami 8.

Pokiaľ je konečne materiál tvoriaci aktívne jadro feromagnetického typu, môže byť štartovací krok aktivovaný magnetostrikčnou metódou, ktorá spočíva vo vytvorení magnetického poľa kovového jadra so špičkovou hodnotou vyššou ako je intenzita magnetického nasýtenia a časom nábehu menším ako 10¹ s. Tento typ štartu môže byť vykonávaný oboma typmi generátorov podľa obr. 1 a 2 privedením magnetického impulzu vinutím 9.

4. Krok výmeny tepla

Následne po štarte je reakcia udržiavaná v stacionárnych podmienkach výmenou tepla teplonosnou tekutinou uvedenou do obehu vo zväzku rúrok 5, prechádzajúcim generátorovou komorou na obr. 1 alebo plášťom 15 na obr. 2. Odvod tepla nesmie presiahnuť stupeň, kedy zníži teplotu aktívneho jadra pod Debyeovu konštantu, lebo v tom prípade by mohlo dôjsť k pomalému zastaveniu reakcie.

Čo sa týka tepelného výkonu, ktorý môže byť získaný, hrajú dôležitú úlohu rozmery a tvar aktívneho jadra. Aktívne jadro môže mať tvar tyče, plátu, oddelených a/alebo spletených drôtov, voľného alebo stlačeného prášku, s alebo bez väzby. Napr. v generátorovej komore 2 na obr. 1 môže byť aktívne jadro tvorené namiesto kovom naneseným na rúrkach 5 množstvom tyčí umiestnených v rôznych bodoch samotnej komory. Eventuálne môže byť komora 2_naplnená kovovým prachom.

Zrejme musí teplota jadra 1, v ktorom prebieha reakcia, zostať dostatočne pod teplotou prechodu, nad ktorou mreža stráca svoje kryštálové vlastnosti a prechádza do amorfného stavu porovnateľného so sklom a toto sa deje pri teplotách, ktoré sú u všetkých kovov nižšie ako teploty tavenia. Za uvedených podmienok môže v skutočnosti jadro mať odozvu na oscilácie celkom odlišnú od chovania, ktoré sa prejavuje pri kryštalickom stave z dôvodu, že môže zmiznúť preferovaný smer, v ktorom sa vlnové vektory sčítajú s následkom absolútne žiadnej pravdepodobnosti získania vyššie zmienenej reakcie.

Je tiež nevyhnutné, že sa teplota, na ktorú je jadro privedené v ustálenej prevádzke, nepriblíži zvlášť kritickým teplotám, ktoré sú dobre známe a zistiteľné z experimentálne získaných diagramov adsorbcie, pri ktorých sa objavuje jav vzrastu vytesňovania vodíka z mreže.

5. Krok zastavenia reakcie

Reakcia môže byť prerušená zabrzdením koherentného multimodálneho systému stacionárnych oscilácií jednoducho vytvorením ďalšieho vibračného napätia, ktoré dezorganizuje tento systém vznikom kladnej entropie.

Toto môže byť napríklad uskutočnené vytvorením núteného vákua (absolútny tlak menší ako 0,1 milibaru, t.j. 10 Pa) a privedením prúdu plynu s kladným ΔΗ disociácie, napr. H₂. Vplyvom aktívneho povrchu molekuly disociujú, nastane rýchle odvádzanie entropie z mreže s následným záporným teplotným napätím. Náhly pokles teploty vyvolá dezorganizáciu aktívneho miesta zastavenia jadrovej reakcie medzi izotopmi vodíka.

Alternatívne, i keď sa ponechá tlak plynu vo vnútri generátorovej komory nezmenený, je dostatočné vymieňať teplo chladením aktívneho jadra tak, že sa jeho teplota zníži pod Debyeovu konštantu. Výmena tepla môže byť napríklad uskutočnená tým, že necháme plyn s teplotou patrične pod Debyeovou konštantou obiehať vo zväzku rúrok prechádzajúcich generátorovou komorou.

Aby bol podaný ešte podrobnejší popis spôsobu podľa tohto vynálezu, je v nasledovnom podaných niekoľko praktických príkladov vo vzťahu k aplikácii vyššie zmienených krokov na kovové jadro, ktorého kryštálová mreža naadsorbovala isté množstvo prírodného vodíka.

Príklad 1

Prírodný vodík (D/H = 1/6 000) je privedený na 90 mm dlhú tyč s priemerom 5 mm, vyrobenú z kovového materiálu (Clunil), tvoreného izometrickými kryštálmi majúcimi atómy niklu a chrómu v rovnakom počte a vystriedané, a následne sa 4 adsorbuje po privedení H₂ pri tlaku 500 mbar (5.10 Pa) a teplote 220 °C pri súčasnom ponorení v magnetickom poli s indukciou 1 T získanou pôsobením cievky 9 navinutej okolo jadra. Ide o generátor ukázaný na obr. 1, so zväzkom rúrok 5 bez nanesenia kovovej vrstvy.

Komora, obsahujúca tyč, potom je postupne privedená na teplotu o 20 °C nad Debyeovu konštantu, ktorá je pre Clunil 192 °C.

Štart sa vykonáva termoelektrickou metódou (tepelným impulzom vyvolaným impulzom prúdu prechádzajúceho vinutím 9), s jadrom vloženým po celú dobu do vyššie zmieneného magnetického poľa a ponoreným v prírodnom vodíku pri tlaku 500 milibarov (5.10 ). Presnejšie, štart sa deje impulzom s intenzitou 1 000 A a dobou nábehu 30 ns.

Počas reakcie bolo odvádzané čisté teplo priemerne 1,29 MJ denne, po 58 dni, po ktorých bola reakcia zastavená privedením H₂ potom, čo bolo prechodne vyvolané vákuum (0,1 mbar, t.j. 10 Pa).

Pri zastavovaní reakcie bolo pozorované, že počas prechodu boli detekované rádioaktívne izotopy, o ktorých sa predpokladá, že sú spôsobené 3 nárazmi susedných jadier s jadrami H, D, He, ktoré sú urýchlené energiou y fotónov (5,5 MeV) produkovaných poslednými H + D reakciami a neodovzdanými do mreže kvôli aktivácii ďalších reakcií.

Príklad 2

200 mm dlhá niklová tyč s priemerom 3 mm adsorbovala prírodný vodík (D/H = 1/6 000) metódou ponorenia do plynného prostredia s kritickou teplotou 198 °C a súčasnou aplikáciou magnetického poľa s indukciou 1 T získaného prostredníctvom cievky 9 navinutej okolo jadra. Použitý generátor je ten z obr. 2.

Komora obsahujúca tyč bola potom privedená na teplotu o 20 °C (20 K) nad Debyeovou konštantou, ktorá je pre nikel 167 °C.

Štart sa vykonal elektrostrikčnou metódou, alebo, inými slovami, priložením elektródy na jadro, pričom elektródou je privedený impulz piezoelektrickej podstaty. Presnejšie, naštartovanie bolo získané impulzom najmenej 10 kV s dobou nábehu 0,1 s.

Počas reakcie bolo denne priemerne odvádzaných 4,74 MJ čistého tepla, po dobu 31 dní, po ktorej bola reakcia zastavená pomalým zastavením.

Príklad 3

Na 90 mm dlhú tyč s priemerom 5 mm, vyrobenú z AISI 316 ocele, ktorá bola temperovaná na 400 °C, aby sa eliminovalo vnútorné napätie, sa adsorbuje prírodný vodík (D/H = okolo 1/6 000) metódou ponorenia do plynného prostredia kyslého roztoku a potom ponorením do plynného prostredia pri absolútnom tlaku 4

600 mbar (6.10 Pa) a aplikáciou magnetického poľa s indukciou 1 T získaného prostredníctvom cievky 9 navinutej okolo jadra.

Komora obsahujúca tyč je potom uvedená na teplotu nad Debyeovou a presne na 314 °C.

Štart bol vykonaný termoelektrickou metódou a metódou tepelného napätia spôsobeného rekombináciou plynu.

Počas reakcie bolo denne priemerne odvádzaných 2,64 MJ, po dobu 34 dní, po ktorých bola reakcia zastavená pomalým zastavením s ochladením pod kritickú teplotu.

Príklad 4

V generátore, ako je ukázaný na obr. 1, obsahujúcom generátorovú komoru, ktorú križuje zväzok rúrok, vyrobených z medi, pričom na každej rúrke je galvanický nanesená 2 mm hrubá vrstva čistého niklu, do ktorej sa adsorbuje prírodný vodík (D/H = 1/6 000) metódou ponorenia do plynného prostredia s 4 absolútnym tlakom 600 mbar (6.10 Pa) a súčasnej aplikácii magnetického poľa s indukciou 1 T získaného prostredníctvom cievky navinutej okolo jadra a zapustenej v keramickej matrici.

Komora, obsahujúca zväzok rúrok, bola potom privedená na teplotu 210 °C, 57 °C nad Debyeovou konštantou.

Štart bol uskutočnený magnetostrikčnou metódou, inými slovami, privedením elektromagnetického impulzu do jadra vinutím 9. Presnejšie, naštartovanie bolo dosiahnuté impulzom 0,8 T a dobou nárastu 0,1 s.

Počas reakcie bolo prostredníctvom teplonosnej tekutiny prechádzajúcej zväzkom rúrok denne priemerne vymieňané 4,9 MJ čistého tepla, po dobu 6 dní, po ktorých bola reakcia zastavená pomalým zastavením získaným ochladením pod kritickú teplotu.

Priemyselná použiteľnosť spôsobu generácie a generátora, ktorý uskutočňuje spôsob, je teda evidentne daná tým, že umožňuje výrobu energie vo forme tepla prostredníctvom jadrovej fúzie pri obmedzených teplotách, bez emisie rádioaktívnych alebo inak nebezpečných častíc a po dlhé doby. Materiály použité pre aktívne jadro a pre zvyšok generátora nie sú drahé, čo poskytuje značné možnosti ekonomického využitia.

V prípadoch, kedy je aktívne jadro vytvorené z materiálu majúceho vyššiu Debyeovu konštantu, ako je kremík (640K), je teplota, pri ktorej je výmena tepla, vyššia ako v prípadoch popísaných vyššie. Je teda možné priamo využívať energiu získanú teplonosnou látkou, ktorá prechádza generátorom, napr. na pohon turbínových lopatiek alebo pre podobné aplikácie.

Vznik He ako produktu reakcie je naviac aj priemyselne využiteľný, čo je dané vysokou cenou tohto plynu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob generácie energie prostredníctvom neharmonický stimulovanej fúzie izotopov vodíka adsorbovaného na kovovom jadre, vyznačujúci sa tým, že obsahuje:

krok sýtenia kovového jadra množstvom izotopov vodíka H a D, ktoré sú adsorbované v kryštálovej mreži jadra, ohrievací krok, v ktorom sa jadro nasýtené izotopmi vodíka ohrieva, aby dosiahlo teplotu vyššiu ako je prahová teplota zodpovedajúca teplote Debyeovej konštanty materiálu tvoriaceho jadro, štartovací krok jadra, v ktorom sa vytvára vibračné napätie s dobou nábehu menšou ako 0,1 s, ktoré aktivuje jadrovú fúziu izotopov vodíka, stacionárny krok, počas ktorého sa vymieňa teplo produkované H + D reakciou jadrovej fúzie, ktorá vzniká v jadre z dôvodu stáleho udržiavania koherentného multimodálneho systému stacionárnych oscilácií.
2. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom počas ohrievacieho kroku musí byť prahová teplota zodpovedajúca Debyeovej konštante prekročená najmenej o ΔΤ medzi niekoľko stupňami a niekoľko desiatkami stupňov, podľa materiálu, z ktorého je aktívne jadro vytvorené.
3. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom počas sýtiaceho, zahrievacieho, štartovacieho a stacionárneho kroku sa aplikuje na jadro magnetické pole majúce indukciu väčšiu ako 0,1 T.
4. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom počas sýtiaceho kroku adsorbované izotopy vodíka do jadra majú pomer D izotopov k H izotopom väčší ako 1/80 000.
5. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom počas sýtiaceho kroku izotopy vodíka adsorbované na jadro majú pomer D izotopov k H izotopom medzi 1/10 000 a 1/1 000.
6. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom počas sýtiaceho kroku izotopy vodíka adsorbované na jadro izotopmi vodíka majú pomer izotopov D k izotopom H okolo 1/6 000 (prírodný vodík).
7. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom na konci sýtiaceho kroku nahustenie H a D atómov adsorbovaných na kove prevyšuje pomer počtu izotopov vodíka k atómom kovu 0,3.
8. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa po stacionárnom kroku vykonáva krok zastavenia fúznej reakcie zaistený ochladením jadra pod uvedenú prahovú teplotu.
9. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom po stacionárnom kroku sa vykonáva krok zastavenia fúznej reakcie prostredníctvom produkcie ďalšieho vibračného napätia, ktoré dezorganizuje multimodálny systém stacionárnych oscilácií.
10. Spôsob podľa nároku 9, v ktorom krok zastavenia obsahuje po predchádzajúcom vytvorení vákua zavedenie polyatomárneho plynu do komory obsahujúcej aktívne jadro spôsobujúce tak ďalšie vibračné napätie.
11. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa štartovací krok vykonáva prostredníctvom tepelného napätia získaného zavedením polyatomárneho plynu do komory obsahujúcej jadro, a to s tlakovým spádom medzi 1 milibarom a 4 barmi (10² a 4.10⁵ Pa).
12. Spôsob podľa nároku 10 alebo 11, v ktorom polyatomárny plyn obsahuje H₂, D₂, HD, HT, C₂H₄, N₂, O₂ alebo zmes dvoch alebo viacerých týchto plynov.
13. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa štartovací krok vykonáva mechanickým impulzom v kruté, ťahu alebo tlaku, aplikovaným na konce aktívneho jadra s dobou nábehu menšou ako 10¹ s.
14. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa štartovací krok vykonáva elektrostrikciou získanou pôsobením impulzu elektrického prúdu privedeného do jadra.
15. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa štartovací krok vykonáva impulzmi laserového lúča zarývajúceho sa do jadra.
16. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa štartovací krok vykonáva impulzom rádiovej frekvencie privedeným k aktívnemu jadru a majúceho frekvenciu zodpovedajúcu rezonančnej frekvencii spinov izotopov vodíka.
17. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa štartovací krok vykonáva impulzom rádiovej frekvencie, privedeným k aktívnemu jadru, majúcim frekvenciu zodpovedajúcu frekvencii plazmy voľných elektrónov v kryštálovej mreži jadra.

L
18. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa štartovací krok vykonáva impulzmi ultrazvukových vibrácií aplikovaných na jadre, pričom toto jadro je v rezonančnej dutine.
19. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa štartovací krok vykonáva opačným piezoelektrickým efektom vyslaním pulzov striedavého napätia s frekvenciou rovnou frekvencii mechanickej rezonancie jadra do koncov jadra.
20. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa štartovací krok vykonáva magnetostrikčným efektom, prostredníctvom vytvorenia magnetického poľa pozdĺž kovového jadra so špičkovou hodnotou vyššou ako intenzita magnetického nasýtenia a dobou nábehu nižšou ako 10 ¹ s.
21. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa sýtiaci krok vykonáva elektrolytickými prostriedkami.
22. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa sýtiaci krok vykonáva prostredníctvom ponorenia jadra do plynného prostredia obsahujúceho vodík.
23. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa sýtiaci krok vykonáva ponorením jadra do roztokov HCI, HNO₃, H₂SO₄.
24. Spôsob podľa nároku 1, v ktorom sa sýtiaci krok vykonáva ponorením jadra do galvanických kúpeľov obsahujúcich NH₃, pričom kov tvoriaci jadro je uložený na podložke tvorenej Cu alebo keramikou.
25. Generátor energie prostredníctvom neharmonický stimulovanej fúzie izotopov vodíka adsorbovaných na kove, vyznačujúci sa tým, že obsahuje:

aktívne kovové jadro, na ktorom sú izotopy vodíka adsorbované, generátorovú komoru obsahujúcu aktívne jadro, prostriedky výmeny tepla umiestnené vo vnútri alebo okolo generátorovej komory, v ktorých prúdi teplonosná tekutina, prostriedky na naštartovanie reakcie neharmonickej fúzie izotopov vodíka adsorbovaných na jadre.
26. Generátor podľa nároku 25, v ktorom má aktívne jadro tvar tyče vloženej do generátorovej komory.
27. Generátor podľa nároku 25, v ktorom prostriedky pre naštartovanie reakcie obsahujú elektrickú cievku zapustenú v keramickej matrici a obalenú okolo podporného plášťa určujúceho generátorovú komoru.
28. Generátor podľa nároku 27, v ktorom generátorovou komorou prechádza zväzok rúrok rozkladajúci sa medzi dvoma prírubami privarenými k podpornému plášťu, pričom zväzok rúrok je tiež spojený so zbernou komorou spojenou s prostriedkami pre vonkajšiu výmenu tepla a obehovým čerpadlom teplonosnej tekutiny.
29. Generátor podľa nároku 27 alebo 28, v ktorom je aktívne jadro galvanický nanesené na zväzku rúrok.
30. Generátor podľa niektorého z nárokov 27 až 29, v ktorom je generátorová komora spojená axiálnymi rúrkami, ktoré prechádzajú komorou na jednej strane a predkomorou na strane druhej, s nádržou plynu a pneumatickým čerpadlom vhodným na napájanie generátorovej komory vodíkom alebo inými plynmi vytvárajúcimi tepelné napätie a štartujúce reakciu.
31. Generátor podľa nároku 25 a 26, v ktorom je generátorová komora obsiahnutá vo vykurovacom valci, v ktorom je zapustené elektrické vinutie, pričom je upravený obal okolo valca, ktorý je tvorený podporným plášťom a valcovým plášťom a umožňuje priechod teplonosnej tekutiny, generátorová komora je spojená s plynovou nádržou a pneumatickým čerpadlom, jadro je spojené s elektródou vhodnou na prenos impulzu do jadra kvôli naštartovaniu reakcie.
32. Generátor podľa nároku 25, v ktorom je jadro kovová vrstva galvanický nanesená na Cu alebo keramickom podklade.
33. Generátor podľa nároku 25, v ktorom je jadro prach obsiahnutý v generátorovej komore.
34. Generátor podľa nároku 25, v ktorom prostriedky pre naštartovanie reakcie obsahujú piezoelektrickú elektródu pripevnenú k jadru.