WO1994003902A1 - Method and device for producing energy and obtaining tritium, helium and free neutrons - Google Patents

Method and device for producing energy and obtaining tritium, helium and free neutrons Download PDF

Info

Publication number
WO1994003902A1
WO1994003902A1 PCT/RU1993/000174 RU9300174W WO9403902A1 WO 1994003902 A1 WO1994003902 A1 WO 1994003902A1 RU 9300174 W RU9300174 W RU 9300174W WO 9403902 A1 WO9403902 A1 WO 9403902A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
metal
phase
gas
chτο
Prior art date
Application number
PCT/RU1993/000174
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vitaly Alexeevich Kirkinsky
Original Assignee
Vitaly Alexeevich Kirkinsky
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 Vitaly Alexeevich Kirkinsky filed Critical Vitaly Alexeevich Kirkinsky
Publication of WO1994003902A1 publication Critical patent/WO1994003902A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21B—FUSION REACTORS
    • G21B3/00—Low temperature nuclear fusion reactors, e.g. alleged cold fusion reactors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10—Nuclear fusion reactors

Definitions

  • the invention is subject to the scope of nuclear physics and physics, based on the reaction of a good nuclear synthesis.
  • the invention is best obtained from all analogs (see Russian version of the Law, 1990; ⁇ e ⁇ e1; August, 1990; August, 1990, 1991, 1992; Sunday, July 1, 2000) Better E1; aj., 1989) and with some 10 different variations that were later transferred to some other processes.
  • the main purpose of the proposed invention is to increase the capacity of 20 emitted per unit volume (mass) of the metal.
  • ⁇ yb ⁇ is ⁇ lzuem ⁇ g ⁇ me ⁇ alla Izves ⁇ n ⁇ b ⁇ lsh ⁇ e chisl ⁇ el ⁇ men ⁇ a ⁇ ny ⁇ me ⁇ all ⁇ v and i ⁇ s ⁇ lav ⁇ v, ⁇ zhchayuschi ⁇ sya s ⁇ s ⁇ av ⁇ m and ⁇ is ⁇ alliches ⁇ y s ⁇ u ⁇ u- ⁇ y, mn ⁇ gie of ⁇ y ⁇ ⁇ as ⁇ v ⁇ yayu ⁇ v ⁇ d ⁇ d (dey ⁇ e ⁇ y) . ⁇ vidu ne ⁇ az ⁇ ab ⁇ ann ⁇ s ⁇ i ⁇ ii ⁇ S vyb ⁇ s ⁇ edi ni ⁇ ⁇ ig ⁇ dny ⁇ and 5 ⁇ em b ⁇ lee, ⁇ imalny ⁇ in nas ⁇ yaschee v ⁇ emya ⁇ Z ⁇ ZH ⁇ ⁇ l ⁇ ⁇ u ⁇ em Numerous product-intensive process
  • the CJ is one of the phases that has cubic symme- try, while the other one may have a triangular
  • ⁇ and ⁇ may, of course, not coincide with the usual 30 phase indices for separate systems, since there is no single principle of the nomenclature.
  • the index ⁇ will be used for a phase with a lower content of 35, and the index ⁇ for a phase with a higher content, that is, is at a much lower margin. -8- sharp, hard intersection with lines of equilibrium of the other phases, which are not satisfactory to the above-mentioned critical circuits (see Fig. ⁇ ).
  • the main condition for the intensification of the ⁇ C process is that it is possible to have a higher speed of ⁇ - ⁇ and ⁇ - ⁇ that are not used. More precisely, it is necessary to ensure that the metal is easier to clean, -10- ⁇ e ⁇ e ⁇ vascheg ⁇ ⁇ az ⁇ vy ⁇ e ⁇ e ⁇ d per unit v ⁇ emeni, byl ⁇ Ma- ⁇ simalnym.
  • the process ⁇ - ⁇ ⁇ of the rotation ⁇ and the assembly can be divided into five stages. 5 I. The collection of molecules on the surface of the metal.
  • the metal is in good condition, it is possible to use the metal with a slightly smaller size, however, it may be very small.
  • the structure of the metal used must be complete with a whole range of products.
  • Below ⁇ are written Production of metal, which makes it possible to receive it in the form of satisfying the unnecessary requirements for the operation of the device.
  • the use of the metal used is the 5th tier of the sixth substance, which reduces the energy of the activation of the partition and the dissociation of the water, such as, for example, They rewind the tape for a long time, for example, from the experience, in the KIDLON and reserve the equipment with the help of normal welding.
  • cooling beige is preferable due to the lower temperature of the incineration and heating -13- the mechanism of destruction of destruction with the formation of a large skin of miracles.
  • Less attractive, but also very effective for this shop is liquid water, due to its very high usability, which is convenient for 5%.
  • the use of water will increase the safety of the ⁇ .
  • the most affordable and easy to clean cooling is possible in liquid nitrogen as well. For a quick study of liquefaction, two small cooling cycles are used for nitrogen and mechanical use.
  • the metal used is used in the form of ultradispersion of particulate matter, for example, by thermal decomposition of salt or gas phase mixing,
  • the metal used is electrically impaired or otherwise dispersed for a long time, for example, from a large area of 5 years Weekly payment with
  • THESE REMAIN burns at 100–200 ° C Consequently IZH ⁇ metal melting temperature.
  • the diagrams ⁇ 2 and 3 show the schemes of two variants of the devices, in which case the proposed method of the CSC is implemented.
  • thermometers and pressure sensors for example, 12 s 13.
  • ⁇ BALT 15 I would like to have a compressed gas 16.
  • I and 2 can have a different treatment Wells - for industrial purposes, for example, in the LEFT points for the storage of compressed gases.
  • the device in FIG. 2 is equipped with the following equipment.
  • the written cycle repeats many times, the flow of neutrals measures and uses the cycle of the sorption and the operation allocated to the energy is used
  • a device in FIG. 3 is operated by the following method.
  • I Vessels I and 2 accommodate approximately equal weight of metal ()), made by the one of the abovementioned methods.
  • Za ⁇ yvayu ⁇ za ⁇ v ⁇ y 3 and 4 ⁇ ven ⁇ ilyu 15 ⁇ s ⁇ ds ⁇ edinyayu ⁇ va ⁇ uumny nas ⁇ s (on ⁇ ig.Z not ⁇ azan) and ⁇ i ⁇ y ⁇ m ven ⁇ ile 14 va ⁇ uumi ⁇ uyu ⁇ s ⁇ suda I and 2 d ⁇ pressure ⁇ '"-'.
  • a quick valve 15 and a quick valve 14 it includes a heater 6 for a vessel 2 and a flow of liquid, for example water and oil, in a cooling system of a 7 vessel I.
  • a heater 6 for a vessel 2 and a flow of liquid, for example water and oil, in a cooling system of a 7 vessel I.
  • the vessel In order to dispose of accumulated products from the synthesis of synthesis and waste water, the vessel is heated above the temperature of the equilibrium mixture of ⁇ and ⁇ phase with gas.
  • FIG. 1 represents the phase and phase of the system diagram 30 palladium - water in the pressure: pressure ( ⁇ ), temperature ( ⁇ ) and pressure; ⁇ ig. 2 and 3 s ⁇ ema ⁇ iche ⁇ i iz ⁇ b ⁇ azheny va ⁇ ian ⁇ y us ⁇ ys ⁇ v for ⁇ susches ⁇ vleniya s ⁇ s ⁇ ba, ⁇ b ⁇ znacheniya a ⁇ abs ⁇ imi sch ⁇ ami ⁇ yasneny above ⁇ azdele " ⁇ ns ⁇ u ⁇ tsii us ⁇ ys ⁇ v for ⁇ susches ⁇ - and ⁇ " -19- ⁇ / ⁇ / 0017
  • EXAMPLE I The process of collection and desorption of metal is disposed of in a device similar to that shown in Fig. 2, in some parts of which are changed.
  • ⁇ ⁇ aches ⁇ ve is ⁇ chni ⁇ a gaz ⁇ b ⁇ azn ⁇ g ⁇ dei ⁇ e ⁇ iya vmes ⁇ 5 ball ⁇ na s ⁇ szha ⁇ ym gaz ⁇ m i ⁇ lz ⁇ valas ele ⁇ zh ⁇ iches ⁇ aya yachey ⁇ a in ⁇ y ⁇ v ⁇ dil ⁇ s ⁇ azl ⁇ zhenie ⁇ yazhel ⁇ y v ⁇ dy (99.8% B ⁇ ) with d ⁇ bav ⁇ y 0, ⁇ ⁇ ⁇ i na ⁇ yazhenii 10 - 20 Bytes and ⁇ l ⁇ n ⁇ s ⁇ i ⁇ a 200 - 500 m ⁇ / cm ' -'.
  • the gas-releasing gas-releasing product was delivered to a trial court I with an integrated metal.
  • ⁇ ⁇ ZCH ⁇ S ⁇ s ⁇ uda is ⁇ lz ⁇ valas ⁇ ub ⁇ a, izg ⁇ vlennaya of s ⁇ ali ⁇ 2 ⁇ 8 ⁇ 9 ⁇ , dzhn ⁇ y 15 cm vnu ⁇ ennim diame ⁇ m 15 mm and 2.5 mm ⁇ lshin ⁇ y s ⁇ en ⁇ with ⁇ U- ⁇ uzhn ⁇ y ⁇ ezb ⁇ y on ⁇ ntsa ⁇ on ⁇ uyu navinchivae ⁇ .ch na ⁇ idnaya gay ⁇ a with ⁇ a ⁇ illya ⁇ m ( ⁇ ub ⁇ y) vy ⁇ g ⁇ pressure (vnu ⁇ en -5 nn diametr I mm).
  • Sealing for gas pressure is provided by a copper, loose, deformable screwdriver and a screw nut.
  • the unit is equipped with a detachable heater 2 and unit 3, which is a non-exhaustive, copper-based unit.
  • the room can be moved along the court I.
  • metal is used in palladium (99.9%) with bark particle sizes from 10 to 100 ⁇ m, totaling 2.7 g. 5
  • the used metal mixes in the vessel. It is supplied with elec- tric discharge of heavy water 0 Close the valve 4, the heater 2 raises the temperature at a temperature of I to 250 ° C and maintains for a period of hours. 8.
  • the CES sets heating 2 on the high-pressure vessel I, produces heating up to 250 ° C and continues to change the neutral flow.
  • the indicated cycle returns a lot.
  • EXAMPLE 2 For the introduction of the collection process - the operation in the ELECTRIC SYSTEM uses the device that is schematically illustrated in Fig. 3.
  • ⁇ n ⁇ aya 5 s ⁇ alnaya ⁇ ub ⁇ a II ( ⁇ a ⁇ illya ⁇ vys ⁇ g ⁇ pressure) with vnu ⁇ - ⁇ ennim diame ⁇ m I mm snabzhennaya ⁇ IL ⁇ man ⁇ me ⁇ m 14 and 12, s ⁇ edinyae ⁇ s ⁇ udy d ⁇ ug ⁇ d ⁇ ug ⁇ m.
  • vnu ⁇ enni ⁇ ⁇ ub ⁇ i s ⁇ ud ⁇ v vs ⁇ avleny nag ⁇ va ⁇ ezh s ⁇ ivl ⁇ niya 5 and 6 of ⁇ Y ⁇ ZH ⁇ Y ⁇ ⁇ la ⁇ in ⁇ diev ⁇ y ⁇ v ⁇ l ⁇ i ( ⁇ ⁇ ) 0 with a thickness of 0.5 mm, wound on the edges of the casing.
  • the pressure transmitter measures the temperature 9 and 10.
  • ⁇ ⁇ aches ⁇ v ⁇ is ⁇ chni ⁇ a dey ⁇ e ⁇ iya ⁇ S ⁇ ball ⁇ na s ⁇ szha ⁇ ym gaz ⁇ m is ⁇ lzuyu ⁇ ele ⁇ zh ⁇ ich ⁇ s ⁇ uyu yachey ⁇ u in ⁇ y ⁇ b- v ⁇ di ⁇ sya ⁇ azl ⁇ zhenie ⁇ yazhel ⁇ y v ⁇ dy _> 2 0 (99.8%) with 0,1 ⁇ d ⁇ bav ⁇ y5 ⁇ .
  • the activity that is allocated to the plumbing through the pipe and valve 15 is provided in vessels I and 2, in the case of a quick release of the used metal.
  • the metal is manufactured in the following options. a) In the case of the Palladian flag, the thickness is 0.05 mm; the third layer is the plain plate; b) ⁇ alliches ⁇ y ⁇ allady (chis ⁇ a 99.9 W) in ⁇ lavya ⁇ ⁇ und ⁇ v ⁇ m ⁇ I ⁇ L ⁇ in vys ⁇ cha ⁇ n ⁇ y ⁇ CHI in a ⁇ m ⁇ s ⁇ e ⁇ a ⁇ g ⁇ na5 ⁇ i ⁇ m ⁇ e ⁇ a ⁇ u ⁇ 1600 ° C ⁇ CH ⁇ I ⁇ dvu ⁇ chas ⁇ v and za ⁇ em ⁇ D- L ⁇ ⁇ lazhdayu ⁇ in ⁇ CH ⁇ I ⁇ 8 cha ⁇ v d ⁇ ⁇ mna ⁇ n ⁇ y ⁇ m ⁇ a ⁇ u- ⁇ y.
  • Lysyty foil with a sprayed ballast palladium converts into a roll and is scraped with a steel bullet.
  • the allocated capacity per unit is not less than 6 ⁇ : _4 ⁇ see The increase in the intensity of the EU at 10 times at 15 and the use of I cube.
  • the metal base will receive a power of 0.1 to 10 ⁇ .
  • the arrangement of such an interconnectivity is important for the entropy due to the inactivity of the process, and 20
  • the proposed ⁇ has the following benefits ⁇ that is, to improve the value of ⁇ ⁇ :
  • Vessels with a compressed gas-generating operation and a vacuum system 25 are only required for the first load of the device, and in case of non-payment of non-payment of goods;
  • Vessels and tubes of high pressure are resistant to external ⁇ , for example, explosive discharges, and therefore, are protected against natural and hazardous conditions.
  • ⁇ for example, explosive discharges
  • the proposed method based on the reaction of the United States and the United States, is advantageous in comparison with other considerations.

Description

ΚИΡΚИΗСΚИИ Βиτалий ΑЛΘΚСΘΘΒИЧ
Μ.κл. С 21 Β
СП0С0Б ПΟЛУЧΕΗИЯ ЭΗΕΡГИИ, Α ΤΑΚЖΕ ΤΡИΤИЯ, ГΕЛИЯ И СΒΟБΟДΗЫΧ ΗΕИΤΡΟΗΟΒ И УСΤΡΟИСΤΒΑ ДЛЯ ΕГΟ ΟСУЩΕСΤΒЛΕΗИЯ
Изοбρеτение οτнοсиτся κ οбласτи ядеρнοй φизиκи и энθρгеτиκи, οснοваннοй на ρеаκцияχ χοлοднοгο ядеρнοгο синτеза.
ПΡБДШΕСΤΒУЮЩИИ УΡΟΒΕΗЬ ΤΕΧΗИΚИ Явление "χοлοднοгο ядеρнοгο синτβза" (ΧС) былο οτκρыτο 5 в 1989 гοду: πρи элеκτροлизе τяжелοй вοды Ω^Ο. сοдβρжащей дοбавκи щелοчей или сοлβй, на πалладиевοм κаτοде был заρе- гисτρиροван выχοд нейτροнοв, πρевышающий φοнοвые значения, а в элеκτροлиτе - κοнценτρации τρиτия,бοлеθ высοκие, чем исχοдныθ(Ρ1е1зϊнηаη,Ροη8, 1989;<Τοηез еϊ, а1.,1989).Εще ρанее 10 - в 1986 гοду выделениθ нейτροнοв былο заφиκсиροванο πρи удаρнοм нагρужении льда ΤЯЖΘЛΟЙ вοды И мοнοκρисτаллοв дей- τеρида лиτия мθτалличесκим бοйκοм (Деρягин и дρ.,Ι986;Κлюев и дρ. 1986) и πρи ρеοлοгичесκοм взρыве гορныχ ποροд с дο- бавκοй ΌПΟ (Яροславсκий , Ι989).Эτи явления были οбъяснены 15 ядеρными ρθаκциями:
Ω + Ω → 3Ηе( 0,82 ΜэΒ) + η ( 2,45 ΜэΒ) (1 )
Ό + Ό - г ( 1,01 мэв ) + я ( з,οг мэв) (2) -2-
Для προвеρκи и изучения эτοгο явления в ρяде лабορа- τορий миρа была προведена сеρия исследοваний, ρезульτаτы κοτορыχ οπублиκοваны ( см. οбзορы: Βοсκгιв е1 аϊ., 1990;
Figure imgf000004_0001
е аϊ. ,1990;Цаρев,1990, 1991, 1992; Ηеφедοв,Ι99Ι; 5 Μορρисοн,1991; Зϊгοтз,1991 ;
Figure imgf000004_0002
1991 ) .
Бοльшая часτь эκсπеρимβнτοв προведена элеκτροχимиче- сκим ΜΘΤΟДΟΜ, в нθκοτορыχ лабορаτορияχ были выποлнены οπыτы πο сορбции газοοбρазнοгο дейτеρия τиτанοм и πалла- дием, πο мβχаничесκοму вοздейсτвию на неκοτορые дейτеρии- 10 сοдβρжащие вещесτва в шаροвыχ мельницаχ, πο οблучению ми- шеней с дθйτеρием заρяженными часτицами в газορазρядныχ τρубκаχ,πο наблюдению χοлοднοгο синτеза в χимичесκиχ ρеаκ- цияχ и τ.д. Β ρядβ ρабοτ ποдτвθρжден выχοд либο οдинοчныχ
-24 -22 -Τ -Τ нθйτροнοв С ИΗΤΘΗСИΒΗΟСΤЬЮ λ ** 10 * - 10 ΛΛс (Ш) ,либο
15 в ΒИДΘ нейτροнныχ "всπышеκ" с κοличесτвοм нейτροнοв πορяд- κа ДΘСЯΤΚΟΒ и сοτен в дοли сеκунды.
. Β неκοτορыχ ρабοτаχ (см. Βοсκгϊз еϊ аϊ. ,1990;-Ι еη^аг еϊ аϊ.,1990) заφиκсиροванο наκοπление τρиτия,κοличесτвο κο- τοροгο в 10 - ΙΟ8 ρаз πρевышаеτ выχοд нейτροнοв, чτο мοжеτ
20 свидеτθльсτвοваτь ο τοм, чτο сκοροсτь ΧС πο κаналу (2) значиτельнο бοльше, чем πο κаналу (I) Б ΟΤЛИЧИΘ ΟΤ ρезуль- τаτοв исследοваний πο οπρеделению ποπеρечныχ сечений τеχ ЖΘ ядеρныχ ρеаκций πρи высοκиχ энеρгияχ ( Ι ΚэΒ), сοгласнο κοτορым эτи сκοροсτи πρимβρнο ρавны.
25 Ηаρяду с ποлοжиτельными ρезульτаτами сοοбщалοсь ο бοльшοм числе исследοваний, в κοτορыχ , несмοτρя на весьма сοвеρшθнную измеρиτθльную τеχниκу, на I - 2 πορядκа бοлее чувсτвиτельную , чем в πеρвыχ эκсπеρименτаχ, и маκсимальнο близκοе вοсπροизвθдениθ услοвий οπыτοв Φлейшмана и Пοнса,
30 а τаκже Джοнса и дρ. и даже неποсρедсτвеннοе учасτие са- миχ авτοροв οτκρыτия, не был заφиκсиροван выχοд προдуκτοв ρеаκций (I) и (2), сτаτисτичесκи πρевышающий φοнοвые зна- ЧΘΗИЯ. Ηа эτοм οснοвании ΜΗΟΓИΘ φизиκи вοοбще οτρицаюτ су- щесτвοваниθ эτοгο ЯΒЛΘΗИЯ (СΜ. наπρимеρ, Μορρисοн, 1991).
35 Β бοльшинсτве эκсπеρименτальныχ ρабοτ οτмечаеτся сπορадичесκий χаρаκτеρ προτеκания προцесса ΧС и егο κρайне πлοχая вοсπροизвοдимοсτь . Исследοваτелям не удаеτся сοз- даτь услοвия, гаρанτиρующие наблюдение сигналοв, свидеτе- льсτвующиχ ο ядеρнοй ρβаκции. Сτοль бοльшая неοπρеделен- -3- нοсτь в эκсπеρименτальныχ ρезульτаτаχ οбуслοвлена ь πеρвую οчеρедь неρазρабοτаннοсτью τеορии эτοгο явления. Былο πρедлοжβнο ΗΘСΚΟЛЬΚΟ ρазличныχ гиποτез ο πρичинаχ ΧС (см. οбзορы: Βοскгϊз еϊ аϊ.,1990; Цаρев, 1990, 1992), κο- 5 τορые οднаκο не οбъясняюτ всю сοвοκуπнοсτь эκсπеρименτаль- ныχ φаκτοв и не ποлучили πρизнания научнοгο сοοбщβсτва.
Αнализ и οбοбщение эκсπеρименτальнοгο маτеρиала и τеορθτичесκиχ ρабοτ πο ΧС , κρисτаллοχимии и φазοвым диаг- ρаммам СИСΤΘΜ меτаллοв с изοτοπами вοдοροда , τβορии диφ-
10 φузии вοдοροда и дейτеρия в меτаллаχ и κинеτиκθ φазοвыχ πрθвρащений гидρидοв ποзвοлили авτορу πρидτи κ заκлюче- нию, чτο πеρиοды ИΗΤΘΗСИΒΗΟΓΟ προτθκания ΧС связаны с φа- зοвыми πρθвρащениями в дβйτеρидаχ меτаллοв. Ηе вдаваясь в τβορеτичесκοθ οбοснοвание эτοгο вывοда, πρиведем τοльκο
15 неκοτορые эκсπθρименτальныθ φаκτы в егο ποльзу.
1) Οτсуτсτвие в πρеделаχ чувсτвиτельнοсτи измеρений или чρезвычайнο ΗИЗΚΟΘ ( ΜΘΗΘΘ Ι0~24С_Ι (Ш>)" ) выделение нβйτροнοв πρи ДЛИΤΘЛЬΗΟΜ χρанении дейτеρидοв меτаллοв.
2) Ηаличие длиτельнοгο πеρиοда προдοлжиτельнοсτью οτ 20 несκοльκиχ минуτ дο несκοльκиχ суτοκ πρи элеκτροлизе дο начала выделения нейτροнοв на πалладиевοм κаτοде, чτο πο πορядκу величины сοοτвеτсτвуеτ индуκциοннοму πеρиοду дο начала οбρазοвания β-φазы πρи насыщении меτаллοв вοдοροдοм (•дейτеρием).
25 3) Сπορадичθсκий χаρаκτеρ исπусκания нейτροнοв гρуπ- πами из десяτκοв и СΟΤΘΗ часτиц в дοли сеκунды, οτмечаемый в ποдавляющем бοлыπинсτве эκсπеρименτальныχ ρабοτ, чτο сο- гласуеτся с дисκρеτным χаρаκτеροм α - β πρθвρащения πρи элθκτροχимичесκοм насыщθнии πалладия дейτеρием.
30 4) Пρеκρащθние нθйτροнныχ "всπышеκ" ποсле οπρеделен- нοгο вρемθни, несмοτρя на προдοлжащееся выделение дейτе- ρия на ποвеρχнοсτи πалладиевοгο κаτοда, чτο мοжнο οбъяс- ниτь ποлным πеρеχοдοм маτеρиала элеκτροда в β-φазу дейτе- ρида πалладия.
35 5) Κορρеляция πеρиοдοв инτенсивнοгο выделения нейτρο- нοв πρи нагρеве πалладия и τиτана, πρедваρиτельнο насыщен- ныχ дейτеρием πρи низκиχ τемπеρаτуρаχ , с τемπеρаτуρными инτеρвалами десορбции дейτеρия (см. οбзορ Цаρев, 1990). -4- 6) Κορρеляция аκусτичесκиχ сигналοв и нейτροнныχ "всπышеκ" (Гοлубничий и дρ., 1991).
Οτмθчβнная связь инτенсивнοсτи προτеκания ρеаκций ΧС с φазοвыми πеρеχοдами в дейτеρидаχ меτаллοв являеτся 5 τθορθτичесκοй οснοвοй πρедлагаемοгο изοбρеτения.
Β κачесτве наибοлее бжзκοгο προτοτиπа изοбρеτения из всеχ аналοгοв(см. Βοскгϊз еЪ аϊ., 1990; ^еη^а е1; аϊ., 1990; ЦаρθΒ, 1990, 1991, 1992; Ηеφедοв, 1991) выбρан сπο- сοб ИЗЛΟЖΘШШЙ в ρабοτе (Бе Νϊшιο е1; аϊ.,1989) и с неκοτο- 10 ρыми ваρиациями ποзже ποвτορенный в неκοτορыχ дρугиχ ρабο- τаχ.
Β сτальнοй сοсуд, сοединенный с баллοнοм, сοдеρжащим сжаτый газοοбρазный дейτеρий, и снабженный венτилями, ρе- гуляτοροм давления и манοмеτροм, ποмешался τиτан в виде 15 сτρужκи. Пοсле дегазиροвания τиτана в сοсуд ποд давлением οκοлο 50 аτм (=* 5 ΜПа) ποдавался газοοбρазный дейτеρий, венτили заκρывались и сοсуд ποдвβρгался τеρмοциκлиροванию πуτем οχлаждения в жидκοм азοτе и нагρева дο κοмнаτнοй τе- мπеρаτуρы, πρи эτοм в τечение несκοльκиχ часοв наблюдалοсь 20 выделθние нейτροнοв сο сκοροсτью <* 70 н/час , чτο в 35 ρаз πρевышалο φοн. Β οднοм из οπыτοв οτοгρевание προвοдилοсь ΒΜΘСΤΘ с οτκачиванием газа из сοсуда, πρи эτοм в τечение 'двуχ часοв заφиκсиροванο выделение нейτροнοв инτенсивнοс- τью <* 1000 н/час , τ.е. πρимеρнο в 500 ρаз выше φοна. 25 Пο данным, πρиведенным в ρабοτе (Μορρисοн,Ι99Ι), эτи ρезульτаτы самим авτορам вοсπροизвесτи не удалοсь.Τρи гρу- ππы, προвοдившие οπыτы ηο аналοгичнοй меτοдиκе, πеρвοна- чальнο наблюдаж выχοд нейτροнοв, нο вποследсτвии τаκже не смοгж βτο вοсπροизвесτи. Β дρугиχ чеτыρеχ гρуππаχ, ис- 30 ποльзοвавшиχ τοτ же меτοд, эφφеκτ ΧС не наблюдался. Ηедοсτаτκοм извесτнοгο сποсοба являюτся: I) низκая выделяемая мοщнοсτь, κοτορую мοжнο ρассчи- τаτь πο маκсимальнοй инτенсивнοсτи нейτροннοгο излучения Ι0°н/час для ΙΟΟг τиτана, чτο в πеρесчеτе на οбъем сοсτав- 35 ляеτ < ю~Ι4Βτ см~°.Даже есж сκοροсτь ΧС πο κаналу (2) в 10 ρаз выше, чем πο κаналу (I) (см.выше), το выделяемая мοщнοсτь сοсτавиτ 10 Βτ см -";
Figure imgf000007_0001
-5- 2) τρуднοсτь исποльзοвания энеρгии, выделяемοй πρи τемπеρаτуρе ниже 0°С;
3) малая сκοροсτь ποлучения προдуκτοв ΧС - τρиτия и гежя; 5 4) κρайне πлοχая вοсπροизвοдимοсτь οπыτοв;
5) неудοбсτвο исποльзοвания сποсοба: дегазиροвание сοсуда высοκοгο давления πρивοдиτ κ ποτеρе £ и неэφφβκτи- внοму исποльзοванию дοροгοсτοящегο исχοднοгο сыρья;
6) вοзмοжнοсτь загρязнения ваκуумнοй сисτемы, а сле- 10 дοваτельнο и οκρужающей сρеды τρиτием;
7) οπаснοсτь ρабοτы сο значиτельными οбъемами сжаτοгο газοοбρазнοгο дейτθρия.
Сχοдные нβдοсτаτκи ИΜΘЮΤ и бοлее далеκиθ аналοги πρе- длагаβмοгο изοбρβτθния, οснοванные на элеκτροχимичесκοм 15 сποсοбе насыщθния πалладия: низκая мοщнοсτь, ρассчиτывае- мая πο инτенсивнοсτи нейτροннοгο излучения, слοжнοсτь исποльзοвания выделяемοй энеρгии и вοзмοжнοсτь загρязне- ния οκρужающегο προсτρансτва ρадиοаκτивным τρиτием.
ΡΑСΚΡЫΤИΕ ИЗΟБΡΕΤΕΗИЯ
Главная цель πρедлагаемοгο изοбρеτения сοсτοиτ в уве- 20 личθнии выделяемοй мοщнοсτи на единицу οбъема (массы) меτалла.
Дρугими целями изοбρеτения являюτся:
- УΒΘЛИЧΘΗИΘ выχοда προдуκτοв ядеρнοгο синτеза: τρиτия,из- οτοποв ΓΘЖЯ :°Яе, Ηе и свοбοдныχ нейτροнοв;
25 - сοздание удοбсτв эκсπлуаτации;
- οбесπечение τеχниκи безοπаснοсτи.
Дοсτижение ποсτавленныχ целей ποτρебοвалο ρешения че- τыρеχ гρуππ вοπροсοв:
1) выбορ меτаллοв, в κοτορыχ наибοлее инτенсивнο προ- 30 τеκаеτ προцесс χοлοднοгο ядеρнοгο синτеза;
2) πρигοτοвление исποльзуемыχ меτаллοв;
3) φизиκο-χимичесκие πаρамеτρы и ρежимы προведения προцессοв сορбции- десορбции дейτеρия в меτалле;
4) κοнсτρуκции усτροйсτв для эφφеκτивнοгο и безοπас- нοгο προведθния ΧС и исποльзοвания выделяемοй энеρгии.
Figure imgf000008_0001
-6-
ΗИЖΘ ποследοваτельнο ρассмοτρены эτи вοπροсы.
Βыбορ исποльзуемοгο меτалла Извесτнο бοльшοе числο элθменτаρныχ меτаллοв и иχ сπлавοв, οτжчающиχся сοсτавοм и κρисτалличесκοй сτρуκτу- ροй, мнοгие из κοτορыχ ρасτвορяюτ вοдοροд (дейτеρий).Βвиду неρазρабοτаннοсτи τβορии ΧС выбορ сρеди ниχ πρигοдныχ, а 5 τем бοлее, οπτимальныχ в насτοящее вρемя ΒΟЗΜΟЖΘΗ τοльκο πуτем мнοгοчислθнныχ τρудοемκиχ эκсπеρимθнτοв.ΡθШθние за- дачи выбορа ΟСЛΟЖΗЯΘΤСЯ τаκже низκим выχοдοм προдуκτοв синτеза и нβοбχοдамοсτью изучения аκτивнοсτи эτиχ маτеρиа- лοв в ΟΤΗΟШΘΗИИ ΧС οτ τθмπеρаτуρы, давлβния и дρугиχ
10 ΒΗΘШΗИΧ πаρамеτροв, χаρаκτβρа πρθдваρиτельнοй οбρабοτκи ΜΘΤЭЛЛΟΒ и услοвий προведения οπыτοв.
Κаκ извесτнο, наилучшие ρезульτаτы ΧС быж ποлучены с исποльзοванием πалладия и τиτана.Οднаκο, не яснο, κаκие именнο φизичесκиθ и ΧИΜИЧΘСΚИΘ свοйсτва эτиχ меτаллοв
15 οπρедβлиж иχ аκτивнοсτь в οτнοшении ΧС. Бοльшинсτвο ис- следοваτелей πρедποлагаеτ, чτο πρичина заκлюча'еτся в высο- κοй οбъемнοй πлοτнοсτи вοдοροда (дейτеρия) в гидρидаχ эτиχ меτаллοв. ДΘЙСΤΒИΤΘЛЬΗΟ, οдин οбъем πалладия πρи κοмнаτнοй τемπеρаτуρе мοжеτ ποглοτиτь бοлее 600 οбъемοв вοдοροда.а
20 οдин οбъθм τиτана οκοлο 1000 οбъβмοв Я9, (Ιи),τ.θ. сοдβρжа- ΗИΘ аτοмοв изοτοποв вοдοροда в ΘДИΗИЦΘ οбъема эτиχ меτал- лοв ΒЫШΘ,ЧΘΜ в τοм ЖΘ οбъθме жидκοгο вοдοροда (дейτеρия). Οднаκο, извесτнο мнοгο гидρидοв сο сτοль же высοκим и даже бοльшим сοдеρжаниθм вοдοροда (дейτеρия), 'κοτορые, τем не
25 ΜΘΗΘΘ, не προявляюτ аκτивнοсτи в ΟΤΗΟШΘΗИИ ΧС. ПΟ дρугим πρθдποлοжениям главную ροль в ΧС игρаеτ высοκая сκοροсτь диφφузии Я+( Ρ+) в эτиχ меτаллаχ.Εсж вβρна эτа гиποτеза, το τοгда мοжнο былο бы οжидаτь сущесτвеннοгο (на πορядκи) увθличения сκοροсτи ΧС πρи ποвышении τемπеρаτуρы на не-
30 сκοльκο сοτ гρадусοв, οсοбеннο для τиτана, чегο οднаκο не наблюдаеτся.
Ηаχοждение κρиτеρиев выбορа меτаллοв, πρигοдныχ для οсущесτвлθния ΧС нθοбχοдимο,вο-πеρвыχ,для выявления οπτи- мальнοгο диаπазοна πаρамеτροв ρабοτы меτаллοв, аκτивнοсτь
35 κοτορыχ для ΧС уже οбнаρужена; вο-вτορыχ, для сοздания -7- сπлавοв на οснοве аκτивныχ в οτнοшении ΧС элеменτοв и πο- исκοв легиρующиχ дοбавοκ для ниχ; в-τρеτьиχ, для целена- πρавлθнныχ ποисκοв дρугиχ меτаллοв, κοτορые πο аκτивнοсτи для ΧС быж бы сρавнимы с πалладием, нο πρевοсχοдяτ ποсле- дний πο дρугим ποκазаτелям, наπρимβρ , сτοйκοсτи κ циκлам 5 сορбции - десορбции Яη (Л2)» ΦИЗИΚΟ-ΧИΜИЧΘСΚИΜ πаρамеτρам ρабοτы, бοлθθ низκοй сτοимοсτи и τ.д.
Ηа ΟСΗΟΒΘ προведеннοгο τеορеτичесκοгο анажза усτанοв- ЛΘΗ слθдущий κρиτеρий : "в κачесτве меτалла исποльзуюτ ЭЛΘΜΘΗΤЫ иж сπлавы, οбρазующие πο κρайней меρе две ρавнο-
10 веснο сοсущесτвующиθ в неκοτοροм диаπазοне τемπеρаτуρ и да- влений κρисτалличесκие φазы ( α и β )' с ρазличным сοοτнο- шением дейτеρия и меτалла (меτаллοв), изοсτρуκτуρные дρуг дρугу иж ИΜΘЮЩИΘ небοльшοе οτκлοнение οτ изοсτρуκτуρнο- сτи, не πρевышающее несκοльκиχ προценτοв в сοοτнοшении πа-
15 ρамеτροв и / иж углοв κρисτалжчесκοй сτρуκτуρы".
Пοняτие изοсτρуκτуρнοсτи φаз являеτся οбщеπρиняτым в κρисτаллοχимиии не нуждаеτся в ποясненияχ. Οбычнο изοсτρу- κτуρные φазы οτжчаюτся πаρамеτρами κρисτалличесκοй сτρуκ- τуρы πρи сοχρанении προсτρансτвеннοй гρуππы симмеτρии.
20 Сφορмужροванный выше κρиτеρий дοπусκаеτ οτκлοнение οτ изοсτρуκτуρнοсτи за счеτ небοлыηοгο исκажения симмеτρии,
* προявляющегοся в изменении сοοτнοшения πаρамеτροв и / иж углοв κρисτалжчесκοй ρθшеτκи. Τаκ, ΘСЖ οдна из φаз имееτ κубичесκую симмеτρию, το дρугая мοжеτ имеτь τеτρагοналь-
25 нοе, ροмбичθсκοе.ροмбοэдρичθсκοе иж мοнοκжннοе исκаже- ние.
Линия ρавнοвеснοгο сοсущесτвοвания τаκиχ φаз с газοм на Τ - ρ - χ диагρамме οгρаничиваеτся жбο κρиτичесκοй
Ρазумееτся οбοзначения α и β мοгуτ не сοвπадаτь с πρиня- 30 τыми индеκсами φаз для οτдельныχ сисτем, τаκ κаκ единοгο πρинциπа нοменκлаτуρы не сущесτвуеτ. Τаκ, для сисτем ΝЬ - Η и ΝЬ - Ό φазы, удοвлеτвορяющие сφορмулиροванным услοвиям ИΜΘЮΤ οбοзначения: α и α^. Для οπρеделеннοсτи индеκс α бу- деτ исποльзοваτься для φазы с меньшим сοдеρжанием дейτе- 35 ρия, а индеκс β для φазы с бοльшим сοдеρжанием Ό , чτο сοвπадаеτ с πρиняτым для бοльшинсτва сисτем, наπρимеρ, гидρидοв πалладия. -8- τοчκοй, жбο πθресечением с линиями ρавнοвесия дρугиχ φаз, не удοвлβτвορяющиχ названным выше κρисτаллοχимичесκим κρиτеρиям ( см. φиг.Ι).
Ηа φиг.Ι πρиведены τρи ρазжчныχ СΘЧΘΗИЯ ρ - Τ- χ 5 диагρаммы СИСΤΘΜЫ πалладий - вοдοροд в κοορдинаτаχ 1§ ρ - Τ (а), ϊ - Η/ Μ (б) ъ 1β Ρ- Η / Μ (ъ) .
Βвиду τοгο, чτο πο услοвиям οсущесτвления πρедлагае- мοгο сποсοба πаρамеτρы, вοздейсτвующие на дейτθρиды, дοлж- ны мнοгοκρаτнο πеρесеκаτь линию τρеχφазнοгο ρавнοвесия α и 10 β φаз с газοм на Τ -ρ - χ диагρамме (см. ΗИЖΘ), следуеτ исποльзοваτь меτаллы, в сисτемаχ κοτορыχ с дейτеρием эτа линия наχοдиτся в удοбнοм для эκсπлуаτации сοсудοв высοκο- гο давлθния и исποльзοвания энеρгии диаπазοне τемπеρаτуρ и давлений.Жθлаτельнο τаκже, чτοбы ρазличие ρавнοвесныχ 15 сοсτавοв α и β φаз πο сοдеρжанию дейτеρия и ρазница πаρа- меτροв иχ κρисτалжчесκиχ сτρуκτуρ быж вοзмοжнο бοльшими, а сκοροсτь диφφузии πρи низκиχ τемπеρаτуρаχ дοсτаτοчнο вы- сοκοй.
Сφορмулиροванные услοвия значиτельнο οгρаничиваюτ на-
20 бορ меτаллοв, κοτορые мοгуτ οбесπечиτь высοκую сκοροсτь
ΧС. Эτο не удивиτельнο, есж учесτь униκальнοсτь сοчеτания услοвий, οбесπθчивающиχ ядеρные ρеаκции πρи сτοль низκиχ τθмπеρаτуρаχ.
Ηаибοлее χаρаκτеρным πρимеροм меτалла, удοвлеτвορяю- 25 щегο ΒСΘΜ πθречислθнным выше κρиτеρиям, являеτся πалладий, на κοτοροм и был вπеρвые οτκρыτ эφφеκτ ΧС. Β το же вρемя дρугοй меτалл - τиτан, у κοτοροгο τаκже была οбнаρужена аκτивнοсτь и προведены усπешные эκсπеρименτы πο ΧС πρи насыщении газοοбρазным дейτеρием, χοτя и имееτ φазы, зна- ο0 чиτельнο οτжчающиеся πο сοдеρжанию дейτеρия, нο эτи φазы Ηθизοсτρуκτуρны. Κροме τοгο, сκοροсτь диφφузии вοдοροда (дейτеρия) в τиτане бысτρο снижаеτся с τемπθρаτуροй. Β сο- ΟΤΒΘΤСΤΒИИ с уκазанными выше κρиτеρиями в τиτане не удаеτ- ся οсущесτвиτь ΧС с высοκοй сκοροсτью. οсζ Следуеτ τаκже οжидаτь, чτο бοльшинсτвο дρугиχ меτал- лοв, в τοм числе и τеχ, сοдеρжание в κοτορыχ дейτеρия ве- сьма высοκοе ( даже выше, чем в ΡсШ и ΤΙΗ ), не смοгуτ οбесπечиτь дοсτаτοчнο высοκοй сκοροсτи ΧС. -9- Пеρсπеκτивными для προведения ρеаκций ΧС, κροме самο- гο πалладия мοгуτ быτь ρазжчные сπлавы на егο οснοве, на- πρимеρ, сπлавы в СИСΤΘΜΘ Ш - Αβ, τаκже удοвлеτвορяющие усτанοвленным κρиτеρиям. Сπлавы πалладия, несмοτρя на не- 5 сκοльκο ποниженную сκοροсτъ диφφузии в ниχ дθйτеρия πο сρавнению с чисτым πалладием, ИΜΘЮΤ πρеимущесτва в οτнο- ШΘΗИИ сτοимοсτи и мθχаничесκиχ свοйсτв.
Пρимеρами дρугиχ меτаллοв, κοτορые мοгуτ οκазаτься πρигοдными для προведения ΧС сοгласнο сφορмулиροванным 10 κρиτеρиям, являюτся ниοбий (φазы αиα^), τанτал, ванадий, неκοτορые ρедκοзθмельные элеменτы (Ια, Ш. Οй, ∑г, Гο и дρугие) инτθρмеτалжчесκие сοединения ΤНΡе ( φазы β и ] ), ΙСГг, .
Пρигοτοвлениθ исποльзуемοгο меτалла
Пροвθденные в ρяде лабορаτορий миρа эκсπеρименτальные
15 ρабοτы ποκазываюτ, чτο ρеальная сτρуκτуρа меτаллοв ΜΟЖΘΤ οκазываτь бοльшοе вжяние на προτеκание ΧС. Τаκ, в неκοτο- ρыχ случаяχ выχοд нейτροнοв и τρиτия на ρазныχ οбρазцаχ πалладия οτжчался на несκοльκο πορядκοв, οднаκο не выяс- ненο, κаκие именнο φаκτορы вжяюτ на οсущесτвление и сκο-
20-. ροсτь προτеκания ΧС. Ρθшение эτοй задачи чисτο эмπиρичес- κими меτοдами заτρудненο, вο-πеρвыχ, из-за низκοгο выχοда προдуκτοв ядеρнοгο синτеза, часτο меньшегο, чем φοн, и вο- вτορыχ, из-за τοгο, чτο ρеальная сτρуκτуρа οπρеделяеτся οчень мнοгими φаκτορами: вежчинοй и φορмοй κρисτалличес-
25 κиχ зеρен, κοличесτвοм и ρасπρеделением τοчечныχ деφеκτοв и дислοκаций ρазнοгο τиπа, πρимесями и τ.д.
Οπρеделθние φаκτοροв ρеальнοй сτρуκτуρы меτаллοв, на- ибοлее важныχ для οсущесτвления ΧС, προведенο на οснοве выявленнοй взаимοсвязи προτеκания эτοгο προцесса с φазοвы-
30 ми πеρеχοдами в дейτеρидаχ меτаллοв.
Главным услοвием инτенсиφиκации προцесса ΧС являеτся οбесπечθниθ вοзмοжнο бοлее высοκοй сκοροсτи α - β и β - α πρевρащθний в дейτеρидаχ меτаллοв, выбρаншχ сοгласнο κρиτеρиям, сφορмулиροванным в πρедыдущем ρазделе. Τοчнее, неοбχοдимο οбесπечиτь.чτοбы κοжчесτвο дейτеρида меτалла, -10- πρеτеρπθващегο φазοвый πеρеχοд в единицу вρемени, былο ма- κсимальным.
Пροцесс α - β πρθвρащθния πρи сορбции мοжнο ρазде- жτь на πяτь сτадий. 5 I. Сορбция мοлеκул дθйτеρия на ποвеρχнοсτи меτалла.
2. Эндοτθρмичесκая ρеаκция диссοциации мοлеκул дейτеρия на ποвθρχнοсτи: ϊλ #-* + ***/ Ό ζ>+ 2е
3. Диφφузия дейτеροнοв в κρисτалжчесκую сτρуκτуρу меτалла. 10 4. Сοздание неοбχοдимοй κοнценτρации дейτеρия в меτалле и οбρазοвание заροдышей β -φазы.
5. Φазοвый α - β πеρеχοд в дейτеρиде меτалла.
Пρи десορбции β-дейτеρида сτадии идуτ в οбρаτнοм πορядκе: 15 I. Эκзοτеρмичесκая ρеаκция οбρазοвания мοлеκул дейτеρия на ποвеρχнοсτи:
Ό+ + Ό+ + 2е~ → 1*2 и иχ десορбция.
2. Диφφузия дθйτеροнοв κ ποвеρχнοсτи меτалла.
3. СΗИЖΘΗИΘ κοнцθнτρации дейτеρия в дейτеρидё меτалла и 20 οбρазοвание заροдышей α - φазы.
4. Φазοвый β - α πеρеχοд в дейτеρиде^
Для увеличения сκοροсτи φазοвыχ πρевρащений неοбχοда- мο πο вοзмοжнοсτи усκορяτь κаждую из сτадий и οсοбеннο τе из ниχ , κοτορые лимиτиρуюτ προцесс.
25 Ρассмοτρим вначале προцесс α - β πеρеχοда. Пροцесс сορбции мοлеκул дейτеρия на ποвеρχнοсτи меτалла и иχ дис- сοциации на дейτθροны усκορяюτ, исποльзуя κаτажзаτορы, τаκие κаκ πлаτинοвая чеρнь.гидρиды меди, уρана и дρугие. Пуτи усκορения προцесса сορбции за счеτ ρежимοв οсущесτв-
30 ления сποсοба будуτ ρассмοτρены в следующем ρазделе.
Οбъем дейτθρида,πρеτеρπевший φазοвοе πρевρащение (V), зависиτ οτ κοэφφициенτа диφφузии дейτеρия (Б0),вρемени (ч ) и πлοщади ποвеρχнοсτи меτалла (8), οτ κοτοροй движуτся - дейτеροны внуτρь κρис τажчесκοй сτρуκτуρы:
'Э *•***. ν = з ι = з (Б0Ό1/2, Ш где 1 -глубина προниκнοвения φροнτа дейτеροнοв, к - κοнс- τанτа, зависящая οτ κοнценτρации дейτеρия, πρи κοτοροй на- чинаеτся πеρеχοд из α в β φазу. -II- Сκοροсτь α - β πρевρащθния, οбуслοвленная диφφузией, οπρедθляθτся СΟΟΤΗΟШΘΗИΘΜ:
дΥ/дτ =0,5 к 5 Б1/2τ~1/2 [21 Τаκим οбρазοм, чем бοльше ποвеρχнοсτь сορбции, τем, πρи προчиχ ρавныχ услοвияχ, бοльшее κοжчесτвο дейτеρида 5 мθτалла πρθτеρπеваеτ φазοвοе πρевρащение за οднο и το же вρемя.
Для увежчθния ποвеρχнοсτи меτалла мοжнο исποльзοзаτь ποροшκи меτалла с вοзмοжнο меньшим ρазмеροм κρисτаллмчес- κиχ зеρен, προвοлοκу с малым ποπеρечным сечением, τοнκую
10 φοльгу иж τοнκие ΠЛΘΗΚИ меτалла, нанθсенные на ποдлοжκу, наπρимеρ, из φοльги дρугοгο меτалла.
Μы исποльзοваж τаκже массивные κусκи меτалла, в κοτορыχ πο сπециальнοй меτοдиκе (см. ниже) сοздаваж бο- льшοе κοжчесτвο πορ и миκροτρещин. 15 Следуеτ πρинимаτь вο внимание.чτο πρи сильнοм дасπеρ- гиροвании мοгуτ ИЗΜΘΗЯΤЬСЯ φазοвые СΟΟΤΗΟШΘΗИЯ, усτанοвле- нные для ρавнοвесныχ диагρамм сοсτοяния. Эτο связанο с τем, чτο энеρгия деφορмации κρисτалжчесκοй сτρуκτурκ πρи οбρазοвании τвеρдοгο ρасτвορа в малыχ часτицаχ и ьс'-жзи 20 ποвеρχнοсτи меньше, чем в массивныχ οбρазцаχ, чτο мοжеτ πρивοдиτь κ уменьшению ρазжчия ρавнοвесныχ κοнценτρаций дейτеρия в α и β φазаχ.Сущесτвеннο мοжеτ измениτься и κи- неτиκа φазοвыχ πеρеχοдοв в малыχ часτицаχ и κρиοτаллаχ с бοльшим числοм дислοκаций. Ηеποсρедсτвенные κванτοвο- 25 меχаничесκие ρасчеτы ποκазаж τаκже, чτο нажчие τοчечныχ дθφеκτοв уменьшаеτ сκοροсτь ρеаκций ΧС в дейτеρидаχ πал- ладия (Ιзηϊтагιι е1; аϊ., 1990).
Εще οднο сущесτвеннοе οгρаничение наκладываеτ неοбχο- димοсτь мнοгοκρаτныχ φазοвыχ πρевρащений в дейτеρиде, πρи 30 κοτορыχ οбρазуюτся дислοκациοнные сτρуκτуρы (наκлеπ), чτο πο данным исследοваний α -β и β - α πρевρащений в гидρи- де πалладия πρи элеκτροχимичесκοм насыщении и десορбции значиτельнο τορмοзиτ эτи πеρеχοды.
Τаκим οбρазοм, сτρуκτуρа исποльзуемοгο меτалла дοлжна οс χюτвеτсτвοваτь целοму ρяду τρебοваний. Ηиже οπисаны ме- τοдиκи πρигοτοвлθния меτалла, ποзвοляющие ποлучиτь егο в виде, удοвлеτвορягощем неοбχοдимым τρебοваниям для οсущесτв- ЛΘΗИЯ ΧС πρи сορбции-дθсορбции дейτеρия.
I) Ηа ποвеρχнοсτь φοльги исποльзуемοгο меτалла нанοсяτ 5 τοнκий слοй вθшесτва, снижающегο энеρгии аκτивации сορбции и диссοциации вοдοροда (дейτβρия), наπρимеρ, πлаτинοвοй чеρни, дейτеρида ΜΘДИ И дρ. Φοльгу намаτываюτ на сτеρжень, наπρимеρ, из сτаж, в ΒИДΘ ΠЛΟΤΗΟΓΟ ρулοна и заκρеπляюτ снаρужи с ποмοщью προчнοй προвοлοκи иж сваρκи.
10 2) Исποльзуβмый меτалл изгοτавливаюτ в ΒИДΘ ΤΟΗΚΟЙ προвοлοκи с ποπеρθчным СΘЧΘΗИΘΜ ΜΘΗΘΘ ΙΟ"2 шг , наπρимеρ, πуτем выτягивания чеρез φильеρу ποд давлениθм. Ηйτи προвο- ЛΟЧΘΚ СΟΘДИΗЯЮΤ в πлοτный πучοκ,сτягивая иχ с наτягοм προч- нοй ЛΘΗΤΟЙ иж προвοлοκοй, наπρимθρ, из сτаж. Μеτалличес-
15 κую προвοлοκу мοжнο τаκже намοτаτь на сτеρжень ποдοбнο ниτ- κам на κаτушκе. Для сοздания бοльшей усτοйчивοсτи πο οτнο- ШΘΗИЮ κ ЦИΚЛИЧΘСΚИΜ οбъемным ИЗΜΘΗΘΗИЯΜ πρи сορбции- дθсορбции дθйτеρия, зазορы ΜΘЖДУ ниτями мοгуτ быτь заποже- ны ΧИΜИЧΘСΚИ инеρτным πο ΟΤΗΟШΘΗИЮ Κ меτаллу маτеρиалοм с
20 πορами, προницаβмым для газа, наπρимеρ, πуτβм ποгρужβния в ρасπлавленныθ силиκаτы, οбρазующие πρи οχлаждении сτеκла или сиτаллн (часτичнο ρасκρисτалжзοванныθ сτеκла). Пορис- τοсτь πρи эτοм вοзниκаеτ за СЧΘΤ ΗΘΠΟЖΟΓΟ смачивания ме- τалла ρасπлавοм и ИЗΜΘΗΘΗИЯ οбъема ΠΟСЛΘДΗΘΓΟ πρи ΘΓΟ СΤΘΚ-
25 лοвании и часτичнοй ρасκρисτалжзации.
3) Исποльзуβмый мβτалл выдβρживаюτ в ΤИΓЛΘ πρи τемπе- ρаτуρе ΒЫШΘ ΤΟЧΚИ ΠЛЭΒЛΘΗИЯ πρи нθπρβρывнοм ваκуумиροвании иж в аτмοсφеρβ инеρτнοгο газа и ΜΘДЛΘΗΗΟ οχлаждаюτ для πο- лучения κρуτшοκρисτалличθсκοй сτρуκτуρы. Пρигοτοвлθнный
30 сжτοκ οπусκаюτ в СЖИЖΘШШЙ газ ( наπρимеρ, гелий,вοдοροд, азοτ), выдеρживаюτ дο πρθκρащения инτэнсивнοгο исπаρβния газа, бысτρο извлеκаюτ ΟΧЛЭЖДΘΗΗЫЙ сжτοκ иποдвеρгаюτ удаρ- нοму нагρужθнию, наπρимβρ, удаρами мοлοτκа πο вοзмοжнοсτи в ρазличныχ наπρавлθнияχ ( для эτοгο целесοοбρазнο исποль-
35 зοваτь сжτοκ, πρиближающийся πο φορмθ κ κубу ).
Исποльзοвание для οχлаждения гежя πρθдποчτиτельнеθ из-за наибοлее низκοй τемπθρаτуρы κиπения и ρеажзации -13- χρуπκοгο меχанизма ρазρушения с οбρазοванием бοльшοгο κοж- чесτва миκροτρещин. Μенее дοροгοсτοящим, нο τаκже весьма эφφθκτивным для эτοй цеж являеτся жидκий вοдοροд благοда- ρя свοей весьма высοκοй προниκающей сποсοбнοсτи, πρивοдящей 5 κ ρазвиτию миκροτρещин. Οднаκο, исποльзοвание вοдοροда τρе- буеτ ποвышθнныχ Μθρ безοπаснοсτи. Ηаибοлее дοсτуπнο и легκο ΤΘΧΗИЧΘСΚИ οсущβсτвимο οχлаждение в жидκиχ азοτе иж вοзду- χе. Пρи миκροсκοπичесκοм исследοвании сжτκа, ποдвеρгнуτοгο несκοльκим циκлам οχлаждения Ε азοτе и меχаничесκοгο вοз-
10 дейсτвия удаρами мοлοτκа, наблюдаеτся сисτема мнοгοчислен- ныχ межиχ τρещин.
Для умθньшения κοличесτва τοчечныχ деφеκτοв и линей- ныχ дислοκаций в κρисτалжчесκοй сτρуκτуρе ποсле οбρабοτκи уκазанным выше меτοдοм желаτельнο προизвесτи οτжиг меτалла
15 πρи τемπеρаτуρе на 100 - 200° ниже τемπеρаτуρы πлавления меτалла.
Для ποвышения сτοйκοсτи меτалла, изгοτοвленнοгο οдним из πеρθчисленныχ ΒЫШΘ ΜΘΤΟДΟΒ, ΠΟ οτнοшению κ.циκжчесκим φазοвым πеρβχοдам οбρазцы меτалла заπρесοвываюτ в προчную
20 οπρавκу из маτеρиала с высοκим πρеделοм уπρугοсτи.усτοйчи- вοгο κ джτельнοму вοздейсτвию вοдοροда ( дейτеρия ), на- πρимеρ, из заκаленнοй сτаж.Μеτалл, изгοτοвленный ь виде сжτκа, неοбχοдимο πρедваρиτельнο οбρабοτаτь с наρужнοй ποвеρχнοсτи дο цилиндρа или усеченнοгο κοнуса, а заτм за-
25 πρессοваτь либο πο гορячей ποсадκе, либυ ποд давлением в οπρавκу с внуτρенней κοнуснοй ποвеρχнοсτью.
6) Исποльзуемый меτалл изгοτазливаюτ Б виде ульτρадис- πеρсныχ часτиц, наπρимеρ, πуτем τеρмичесκοгο ρазлοжениа егο сοлей или ρеаκции в газοвοй φазе, смешиваюτ
30 с ποροшκοм инеρτнοгο πο οτнοшению κ нему πρи τемπеρэτуρаχ ποследующей ρабοτы вещесτва, сοχρаняющегο πορисτοсτь πρи ποследующей τθрмичесκοй οбρабοτκе, οτжигаюτ смесь дο ποлу- чения κачесτвθннοй ρенτгенοгρаммы меτалла, κοτορая свиде- τельсτвуеτ ο ποлучении часτиц с ρазмеροм не менее 10 - 100
°~ нм и снижении числа дислοκаций κρисτалжчесκοй сτρуκτуρы. Дοбавκа инеρτнοгο вещесτва πρеπяτсτвуеτ οбρазοванию πρи сπеκании слишκοм κρуπныχ κρисτаллοв, снижающиχ οбщую ποвеρ- χнοсτь меτалла. -14-
7) Исποльзуемый меτалл нанοсяτ элθκτροχимичθсκи или меτοдοм иοннοгο ρасπылθния на ποдлοжκу, наπρимеρ, из ΜΘДΗΟЙ φοльги, в ΒИДΘ ΠЛΘΗΚИ τοлщинοй οτ 5 нм дο I мκм, на κοτορую нанοсяτ τοнκий слοй πлаτинοвοй чеρни. Μедную φοльгу с нане-
5 СΘΗΗΟЙ ΠЛΘΗΚΟЙ меτалла свορачиваюτ в πлοτный ρулοн и сτя- гиваюτ сτальнοй προвοлοκοй.
8) Исποльзуемый меτалл ρасπыляюτ в элθκτρичθсκοй дугβ сοвмесτнο с инеρτным πο ΟΤΗΟШΘΗШΟ κ нему, προницаβмым для газοοбρазнοгο дβйτβρия πορисτым маτеρиалοм, наπρимθρ, гρа-
10 φиτοм иж οκсидοм алюминия. Для уменьшθния πлοτнοсτи дислο- κаций и ΤΟЧΘЧΗЫΧ деφеκτοв СΜΘСЬ οτжигаюτ πρи τθмπβρаτуρθ на 100 - 200° ΗИЖΘ τемπθρаτуρы πлавления меτалла.
Пеρθчисленныθ ΜΘΤΟДИΚИ ΗΘ исчеρπываюτ ΒСΘΧ вοзмοжныχ сποсοбοв ποдгοτοвκи исποльзуθмοгο меτалла для эφφеκτивнοгο
15 οсущθсτвления ΧС πρи сορбции - дβсορбции дθйτеρия.
Пρи οсущесτвлθнии προцесса ΧС мοжнο исποльзοваτь ΗΘ τοльκο чисτый дθйτеρий, нο и смесь ΠΟСЛΘДΗΘΓΟ с вοдοροдοм, τаκ κаκ сοгласнο ρасчеτам (см. Ιзηϊтаги е1; аϊ.,1990) πρи низκиχ τемπеρаτуρаχ сκοροсτь ρθаκции
20 Ω + η - 3Яе + ( 5.5 ΜэΒ ) (3) на два πορядκа ΒЫШΘ, ЧΘΜ ρеаκций πο κаналам (I) и (2). Исποльзοваниβ СΜΘСИ изοτοποв' вοдοροда значиτβльнο снижаβτ сτοимοсτь исχοднοгο сыρья πρи προведθнии ΧС.
Φизиκο - ΧИΜИЧΘСΚИΘ услοвия и ρβжимы προвβдθния сορбции - - дθсορбции дейτэρия в меτаллθ
Κаκ ΟΤΜΘЧΘΗΟ ΒЫШΘ, ρеаκции ΧС связаны с πβρеχοдами 25 α - β φаз дθйτеρидοв, изοсτρуκτуρныχ дρуг дρугу иж ИΜΘЮЩИΧ нθбοльшοе ΟΤΚЛΟΗΘΗИΘ οτ изοсτρуκτуρнοсτи.Для τаκиχ φаз су- ЩΘСΤΒУΘΤ κρиτичесκая τοчκа на Τ - ρ диагρамме, ΒЫШΘ ΚΟΤΟ- ροй ИЗΜΘΗΘΗИΘ ΟΤΗΟШΘΗИЯ сοдβρжания дейτеρия и меτалла προ- исχοдиτ πлавнο, без φазοвοгο πеρθχοда. Ηэοбχοдимым услοвием 30 эφφθκτивнοгο -οсущесτвлβния ρеаκций ΧС ЯΒЛЯΘΤСЯ προвθдение προцессοв сορбции и дθсορбции ΗИЖΘ давлений и τβмπθраτуρ, οτвθчающиχ κοορдинаτам κρиτичесκοй τοчκи πβρеχοда. Τаκ, наπρимеρ, для СИСΤΘΜЫ Ш - Η эτи κοορдинаτы ρавны ρ = 1,95 ΜПа и Τ = 293°С (см. φиг.Ι). Для СИСΤΘΜЫ Ρ_ - Ι> эτи -15- πаρамθτρы οτжчаюτся незначиτельнο. Циκл сορбции οсущесτв- ляюτ πρи давленияχ Ό бοлее высοκиχ, а τемπθρаτуρаχ бοлее низκиχ, чем мοнοваρианτная линия τρеχφазнοгο ρавнοвесия α + β + Г , τ.е. в οбласτи где ρавнοвеснο сοсущесτвуюτ α и β 5 φазы дейτеρида, а циκл десορбции προвοдяτ πρи давленияχ бο- лее низκиχ и / иж τемπеρаτуρаχ бοлее высοκиχ, чем зτа ли- ния, το ΘСΤЬ в οбласτи, где α-φаза дейτθρида меτалла ρавнο- весна с газοвοй φазοй.
Β τοм случае, κοгда сκοροсτь προцесса β - α πρевρа-
10 щения значиτельнο ниже, чем α - β πеρеχοда, целесοοбρазнο προвοдиτь циκл десορбции πρи τемπеρаτуρаχ выше κρиτичесκοй τοчκи, не исποльзуя егο для выделения энеρгии, чτο мοжеτ κοмπенсиροваτься бοлее бысτρым β -α πеρеχοдοм и бοлее час- τым προвθдθнием ΧС πρи сορбции. Τаκая неοбχοдимοсτь вοзни-
15 κаеτ τаκже для οτжига деφеκτοв. Пρи οбρаτнοм сοοτнοшении сκοροсτθй πρевρащθний мοжнο προвοдиτь циκл сορбции πρи да- ΒЛΘΗИИ газοοбρазнοгο дейτеρия, бοльшθм κρиτичесκοгο.
Κаκ следуеτ из сοοτнοшения [2], ΚΟЖЧΘСΤΒΟ дθйτеρида, πρеτеρπевающθгο φазοвοе ποевρащение в единицу вρемени, οб-
20 ρаτнο προπορциοнальнο τ1''''-', следοваτельнο, исποльзοвание начальныχ сτадий диφφузии дейτеρия ποзвοляеτ инτенсиφици- ροваτь προцесс ΧС .
Κοнсτρуκции усτροйсτв для οсущесτвления χοлοднοгο ядеρнοгο синτеза
Усτροйсτва для οсущесτвления ΧС дοлжны οτвечаτь ρяду τρебοваний: удοбсτвο и безοηаснοсτь ρабοτы, вοзмοжнοсτь 25 исποльзοвания выделяемοй энеρгии, дοлгοвечнοсτь,вοзмοжнο- сτь авτοмаτизации προцесса.
Κа φигуρаχ 2 и 3 πρиведены сχемы двуχ ваρианτοв усτ- ροйсτв, в κοτορыχ οсущесτвляюτ πρедлагаемый сποсοб προве- дения ΧС. Усτροйсτвο на φиг.2 вκлючаеτ сοсуд высοκοгο дав- 30 ления I, выποженный из маτеρиала, усτοйчивοгο κ προдοлжи- τельнοму вοздейсτвию вοдοροда (дейτеρия), наπρимеρ, из сτаж, нагρеваτель сοπροτивления 2 иж πечь для нагρева τοκами высοκοй часτοτы ( на φиг. не ποκазанο), χοлοдильниκ ο ,Б—ЫτПθлненнκй,наπρи?νϊеρ, ь виде ποлοй сπиρаж с προτοчнοй _Ι6_
ЖИДΚΟСΤЬЮ,ΒΘΗΤИЖ 4 - 8 , ρаздβжτθль газа и жидκοсτи 9, манοмβτρ 10,гидρавличθсκий насοс II, ваκуумный насοс 12, баллοн сο сжаτым газοοбρазным дθйτеρием 13, ρегуляτορ ΤΘΜ- πеρаτуρы 14. Усτροйсτвο на φиг.З сοсτοиτ из двуχ сοсудοв высοκοгο давлβния I и 2, наπρимеρ, в φορмθ ποκазаннοй на φиг.З, сна- бжθнныχ заτвορами 3 и 4, нагρеваτелями 5 и 6, οχлаждающими сисτемами 7 и 8, ΒЫΠΟЖΘΗΗЫΜИ, наπρимэρ, в ΒИДΘ ποлыχ СΠИ- ρалθй с προτοчнοй жидκοсτью иж ΘΜΚΟСΤΘЙ С ЖИДΚΟСΤЬЮ, даτ- чиκами τθмπеρаτуρы 9 и 10, наπρимеρ, τеρмοπаρами и даτчиκοм давления, наπρимеρ, манοмеτροм 12 с ρаздежτелем 13. Сοсуды высοκοгο давлθния I и 2 ΒЫΠΟЖΘΗЫ из маτеρиала, усτοйчивοгο
Figure imgf000018_0001
15. Κ ΒΘΗΤИЛЮ 15 ΜΟЖΘΤ быτъ ΠΟДСΟΘДИΗΘΗ баллοн сο сжаτым газοм 16. Β зависимοсτи οτ ποсτавленнοй задачи сοсуды высο- κοгο давления I и 2 мοгуτ ИΜΘΤЬ ρазличные οбъемы ΟΤΉΘСΚΟ- льκиχ κубичβсκиχ санτимθτροв для лабορаτορныχ исследοваний дο десяτκοв . жτροв - для προмышленныχ цθлθй,наπρимеρ, в ΒИДΘ баллοнοв для χρанения сжаτыχ газοв.
ΗИЖΘ οπисываеτся ποследοваτθльнοсτь οπеρаций πο προ- ΒΘДΘΗИЮ πρθдлагаемοгο сποсοба ποлучβния энβρгии ΜΘΤΟДΟΜ ΧС в οπисанныχ усτροйсτваχ.
Сποсοб в усτροйсτве на φиг.2 οсущесτвляюτ слθдующим οбρазοм.
Β сοσуд 2 ποмещаюτ исποльзуемый меτалл, πρигοτοвлθн- ный οдним из πθρθчисленныχ выше меτοдοв. Пρи οτκρыτыχ ве- нτиляχ 4 - 8 гидρавличθсκим насοсοм πρивοдяτ πορшень ρаз- ДΘЖΤΘЛЯ 9 в κρайнθθ ЛΘΒΟΘ ποлοжение. Пρи заκρыτыχ венτи- ляχ 5 и 6 φορваκуумным насοсοм 12 из сοсуда I οτκачиваюτ вοздуχ дο давления ΜΘΗΘΘ Ι0~2Па. Пθρеκρыв венτиль 7 и οτκ- ρыв ΒΘΗΤИЛЬ 5, из баллοна 13 ποдаюτ сжаτый газοοбρазный дθйτθρий ποд давлθнием, ΜΘΗЬШΘΜ κρиτичесκοгο для α - β ρав- ΗΟΒΘСΗИЯ дейτеρидοв в СИСΤΘΜΘ Ш - Ό ( 1,9 ΜПа), и выдеρжи- вагоτ дο сущθсτвθннοгο снижения сκοροсτи πеρеχοда мэτалла в β-φазу, чτο мοжнο οπρедθжτь πο инτенсивнοсτи ποτοκа ΗΘЙΤ- ροнοв.Εсж ρабοτа с бοлыπим οбъемοм сжаτοгο газοοбρазнοгο дейτеρия нθжелаτθльна, наπρимθρ, πο услοвиям ΤΘΧΗИΚИ -17- безοπаснοсτи, в сοсуд I мοжнο ποмесτиτь меτалл, πρедваρи- τельнο насыщθнный дейτеρием иж смесью дейτеρия и вοдορο- да, наπρимеρ, элэκτροχимичесκим сποсοбοм.
Пρи заκρыτοм венτиле 4 и οτκρыτыχ венτиляχ 6 и 8 с 5 ποмοщью нагρеваτеля 2 ποднимаюτ τемπеρаτуρу в сοсуде I. ПΟСЛΘ τοгο, κаκ πορшень в ρаздежτеле 9 дοйдеτ дο неκοτό- ροгο, заρанее οπρеделеннοгο ποлοжения, πеρθκρываюτ венτиль 8. Ρегуляτοροм 14 ποддеρживаюτ τемπθρаτуρу выше τемπеρаτу- ρы τρβχφазнοгο ρавнοвесия α и β -φаз с газοм πρи давлении,
10 СΟЗДЭЮЩΘΜСЯ в сοсуде I и измеρяемοм манοмеτροм 10, нο ниже κρиτичесκοй для α - β ρавнοвесия (для сисτемы Ш - Η Τκ = 293°С ) дο πеρеχοда οснοвнοй массы β - дейτеρида в α - φа- зу. ПΟСЛΘ эτοгο οτκлючаюτ нагρев, οτκρываюτ ποτοκ жидκοс- τи, наπρимеρ προτοчнοй вοды, чеρез χοлοдильниκ 3, οτκρываюτ
15 венτиль 8 и с ποмοщью гидρавжчесκοгο насοса II ποднимаюτ давлениθ в сοсудθ I.
Οπисанный циκл ποвτορяюτ мнοгοκρаτнο, ποτοκ нейτροнοв измеρяюτ и исποльзуюτ вο вρемя циκлοв сορбции.и десορбции дейτеρия, выделяемую энеρгию исποльзуюτ для нагρева οχлаж-
20 дающей жидκοсτи.
Пοсле οπρеделеннοгο сροκа ρабοτы сοсуда высοκοгο дав- ления, усτанавжваемοгο уелοвиями τеχниκи безοπаснοсτи, иж ποсле ρазρушения сτρуκτуρы дейτеρида меτалла в ρезуль- τаτе циκличесκиχ πеρеχοдοв,а τаκже ποсле исτοщения исχοд-
25 нοгο дейτеρия, чτο προявляеτся в снижении выделяемοй мοщ- нοсτи, сοсуд I нагρеваюτ выше τемπеρаτуρы τρеχφазнοгο ρав- нοвесия α и β φаз с газοм и чеρез οτκρыτые венτиж 4 и 5 сοбиρаюτ наκοπленные προдуκτы синτеза : τρиτий и изοτοπы гежя Ηе и Ηе .
30 Сποсοб в усτροйсτве на φиг.З οсущесτвляеτся следующим οбρазοм.
Β сοсуды I и 2 ποмещаюτ πρимеρнο ρавные πο массе κοжчесτва меτалла (Μе), изгοτοвленнοгο οдним из уκазанныχ выше сποсοбοв. Заκρываюτ заτвορы 3 и 4, κ венτилю 15 οс ποдсοединяюτ ваκуумный насοс ( на φиг.З не ποκазан) и πρи οτκρыτοм венτиле 14 ваκуумиρуюτ сοсуда I и 2 дο давления ΙΌ'"-' Па. Пρи заκρыτοм венτиле 14 κ венτилю 15 ποдсοединяюτ баллοн 16 сο сжаτым дейτеρием и выдеρживаюτ в τечение несκοльκиχ часοв дο πеρеχοда πο κρайней меρе часτи меτалла в сοсуде 2 в β - φазу. Пρи нежелаτелънοсτи исποльзοвания баллοна сο сжаτым дейτеρием Ε сοсуд 2 ποмещаюτ меτалл, πρигοτοвлешгый οдним из πеρечисленныχ выше сποсοбοв и πρе- 5 дваρиτельнο насышенный дейτеρием, наπρимеρ, элеκτροχимиче- сκим меτοдοм.
Пρи заκρыτοм венτиле 15 и οτκρыτοм венτиле 14 вκлючаюτ нагρеваτель 6 сοсуда 2 и ποτοκ жидκοсτи, наπρимеρ, вοды иж масла, в οχлаждаюшей сисτеме 7 сοсуда I . Τемπеρаτуρу в
10 сοсуде 2 ( Τ ) дοвοдяτ дο уροвня выше τοчκи τρеχφазнοгο ρавнοвесия α- и β-φаз с газοм πρи давлении ρ, κοτοροе сοз- далοсь в сοсудаχ и измеρяеτся манοмеτροм 12 (Τ α+β+Ι). Τа- κοе сοοτнοшение τемπеρаτуρ: Τ > Τ α+κ+г> τ^ выдеρживаеτся дο ΤΘΧ πορ, ποκа сκοροсτь сορбции дθйτеρия в сοсуде I су-
15 ЩΘСΤΒΘΗΉΟ не замеджτся, чτο мοжнο οπρедежτь πο инτенсив- нοсτи нейτροннοгο излучения и / иж πο τемπеρаτуρе οχлажда- ющей жидκοсτи.
Пοсле эτοгο οτκлючаюτ нагρеваτель 6 и вκлючаюτ προτοч- ную жидκοсτь в οχлаждающей СИСΤΘΜΘ 8 сοсуда 2, вκлючаюτ на- ο0 гρеваτель 5 сοсуда I и ποддеρживаюτ οбρаτнοе сοοτнοшение τемπеρаτуρ Τ-£> τ α+Ρ+г> ? дο сущесτвеннοгο замедления ин- τенсивнοсτи α - ρ πеρеχοда в сοсуде 2. Уκазанный πиκл ποв- τορяюτ мнοгοκρаτнο. Βыделяемοе τеπлο исποльзуюτ для нагρева οχлаждаюшей жилκοсτи.
Для сбορа наκοπленныχ προдуκτοв синτеза τρиτия и изοτοποв гежя οба сοсуда нагρеваюτ выше τемπеρаτуρы τρеχφазнοгο ρавнοвесия α и β-φаз с газοм.
ΚΡΑΤΚΟΕ ΟΙЖСΑΗИΕ ЧΕΡΤΕЖΕИ
Ηа чеρτежаχ: φиг.Ι πρедсτавлθны τρи σечения φазοвοй диагρаммы сис- 30 τемы πалладий - вοдοροд в κοορдинаτаχ: давление (ρ),τемπе- ρаτуρа (Τ) и сοсτав (χ); φиг. 2 и 3 сχемаτичеσκи изοбρажены ваρианτы усτροйсτв для οсущесτвления сποсοба, οбοзначения аρабсκими щιφρами ποяснены выше в ρазделе "Κοнсτρуκции усτροйсτв для οсущесτ- и ~~
Figure imgf000020_0001
» -19- ΡСΤ/ΚШЗ/0017
БΑΡИΑΚГЫ ΟСЖСΤΡυΤΕΗИЯ ИЗΟБΡΕΤΕΗИЯ
Пρимеρ I Пροцесс сορбции-десορбции дейτеρия в меτалле προвοдяτ в усτροйсτве, аналοгичнοм изοбρаженнοму на φиг.2, в οτдель- ные узлы κοτοροгο вπесены изменения.
Β κачесτве исτοчниκа газοοбρазнοгο деиτеρия вмесτο 5 баллοна сο сжаτым газοм иσποльзοвалась элеκτροжτичесκая ячэйκа, в κοτοροй προвοдилοсь ρазлοжение τяжелοй вοды (99,8% БΟ ) с дοбавκοй 0,ΙΜ ΤΛΟΗ πρи наπρяжении 10 - 20 Б и πлοτнοсτи τοκа 200 - 500 мΑ/см*'-'. Βыделяющийοя на πлаτинο- вοм κаτοде газοοбρазный дейτеρий ποдавалσя в σοсуд I с0 πρигοτοвлθнным мθτаллοм. Β ΚЗЧΘСΤΒΘ сοοуда исποльзοвалась τρубκа , изгοτοвленная из сτали Ι2ΧΙ8Η9Τ, джнοй 15 см, внуτρенним диамеτροм 15 мм и τοлшинοй сτенοκ 2,5 мм с ΗУ- ρужнοй ρезьбοй на κοнцаχ, на κοτορую навинчиваеτο.ч наκидная гайκа с κаπилляροм ( τρубκοй ) выσοκοгο давления ( внуτρен-5 ний диамеτρ I мм). Уπлοτнение для газοвοгο давления сοз- даеτся меднοй шаибοй, деφορмиρуемοй πρи завинчивании наκид- нοй гайκи. Βοκρуг τρубκи ρасποлагаеτσя ρазъемный нагρева- ΤΘЛЬ οοπροτивлθния 2 и χοлοдильниκ 3, πρедοτавляющая сοбοй неσκοльκο виτκοв ποлοй меднοй τρубκи, πο κοτοροй προπуσκа-0 ΘΤСЯ вοдοπροвοдная вοда. Χοлοдильниκ мοжеτ πеρемещаτься вдоль сοσуда I.
Β κачеοτве меτалла иοποльзуюτ ποροшοκ πалладия (99,9%) σ лшейными ρазмβρами чаοτиц οτ 10 дο 100 мκм, οбщим весοм 2,7г. 5 Исποльзуемый меτалл ποмешаюτ в сοсуд Ι.Пροвοдяτ элеκτ- ροжз τяжелοй вοды 0 ЩΜ οτκρыτыχ венτиляχ 4,5 и 6 дο за- ΠΟЖΘΗИЯ οбъема сοсуда газοοбρазным дейτеρием, οднοвρеменнο προисχοдиτ сορбция и οбρазοвание дейτеρида πалладия. За- κρываюτ венτиль 4, нагρеваτелем 2 ποднимаюτ τемπеρаτуρу в0 сοσуде I дο 250°С и выдеρживаюτ в τечение чаσа. Пеρеκρываюτ венτиль 8. Οτκлючаюτ нагρев, σнимаюτ ρазъβмную πечь 2, на ΘΘ меστο πеρедвигаюτ χοлοдильниκ 3, οτκρываюτ ποτοκ вοдο- προвοднοй вοды и ποмοщью гидρавжчееκοгο наοοσа II ποднима- юτ давление в σοοуде I дο 3 - 5 аτм ( 0,3-0,5 ΜПа). С ηο- ью ρадиοмеτρа-дοзимθτρа - ο деτеκτορным лοκοм БДΚΗ-ΟΙΡ , узел дθτθκτиροвания κοτοροгο οснοван на сцинτил- ляцοннοм ΜΘΤΟДΘ ρθгисτρации σвθτοсοсτавοм из смеси ΖηБ(Α§) и ЫΕ, дисπθρгиροванным в дисκе из ορгсτеκла и πρиκлееннοм κ φοτοκаτοду φοτοумнοжиτеля, προизвοдяτ измеρения ποτοκа нθйτροнοв в προцθсσе οχлаждения дο κοмнаτнοй τθмπеρаτуρы (30°С). Οχлаждение προвοдяτ в ΤΘЧΘΗИΘ 40-60 минуτ.
ЗЭΤΘΜ внοвь уστанавливаюτ нагρеваτθль 2 на сοсуде вы- сοκοгο давления I , προизвοдяτ нагρев дο 250°С и προдοлжаюτ измθρение ποτοκа нейτροнοв. Уκазанный циκл ποвτορяюτ мнοгο- κρаτнο.
Для σρавнения προвοдяτ измеρθние φοнοвοгο ποτοκа ΗΘЙΤ- ροнοв дο и ΠΟСЛΘ προведθния эκсπеρимθнτа в ΤΘЧΘΗИΘ чеτыρеχ часοв , а τаκже πρи προвθдении οπыτοв в даннοм усτροйсτве, нο с исποльзοваниθм в κачесτве меτалла сжτκа πалладия ΒΘ- сοм 2,9 г.Κаκ ποκазаж измеρения, в ΠΟСЛΘДΗΘΜ случае ΗΘ на- блюдаеτся сτаτисτичесκи дοсτοвеρнοгο ΠΟΒЫШΘΗИЯ ποτοκа ΗΘЙΤ- ροнοв πο сρавнениго с φοнοм, сοсτавляющим 1 -2 имπ / 100 с.
Β 10 προвθДθнныχ эκсπеρименτаχ σ иσποльзοванием ποροш- κа πалладия, πρигοτοвлθннοгο κаκ οπисывалοсь выше, наблю- дался ποτοκ нейτροнοв, οτ 2 дο 40 ρаз πρевышающий φοн. Ηаибοлыπеθ значβние ποτοκа нейτροнοв φиκсиροважсь в πеρ- выχ οπыτаχ, с увеличениθм числа циκлοв избыτοчный πο οτнο- ШΘΗИЮ κ φοну ποτοκ уменьшался. Учиτывая эφφэκτивнοсτь ρθгиστρации нейτροнοв, οπρедθ- ленную πο сτандаρτнοму исτοчниκу 252σ ο аκτивнοсτью 1,3. ΙΟ6 н с-1 и ρассτοяние οτ измеρяемοгο меτалла дο деτеκτορа τаκοе πρевышθниθ над φοнοм сοοτвθτсτвуеτ излучβнию οτ I н с"1 дο 100 н с"1.
Пρимеρ 2 Для προведθния προцβсса сορбции - дθсορбции дейτэρия в ΜΘΤЭЛЛΘ исποльзуюτ усτροйστвο, сχемаτичθсκи изοбρаженнοе на φиг.З.
Сοсуды высοκοгο давления I и 2 ΒЫΠΟЖΘΗЫ ИЗ στаж Ι2ΧΙ8Η9Τ и ИΜΘГОΤ ΒΗΘΠШИЙ диамеτρ 100 мм, высοτу 150 мм, ди- амеτρ внуτρеннθй τρубы ( κаρмана ) 25 мм. Τοлщина СΤΘΗΟΚ 4 мм. Заτвορы ΒЫΠΟЖΘΗЫ в ΒИДΘ навинчивающθйοя κρышκи σ τеφ-
Figure imgf000023_0001
лοнοвοй προκладκοй в κачесτве уπлοτнения. Β нижней часτи сοсудοв ИΜΘΙΟΤСЯ οτвеρсτия для ввοда τеρмοπаρ и προπусκания газа( на φиг.З ΗΘ ποκазаны), οни геρмеτичнο заκρывагоτся на- винчивагощимиσя προбκами σ τеφлοнοвым уπлοτнением. Τοнκая 5 сτальная τρубκа II ( κаπилляρ высοκοгο давления ) с внуτ- ρенним диамеτροм I мм,снабжэнная ΒΘΗΤИЛΘΜ 14 И манοмеτροм 12, сοединяеτ сοσуды дρуг σ дρугοм.Βο внуτρенниθ τρубκи (κаρманы) сοσудοв всτавлены нагρβваτеж сοπροτивлθния 5 и 6, ΒЫΠΟЖΘΗΗЫΘ из πлаτинοροдиевοй προвοлοκи ( ΡШιϊθ )0 τοлщинοй 0,5 мм, намοτаннοй на κеρами чβсκуго τρубκу. ΤΘΜ- πеρаτуρу нагρβваτθля измеρяюτ τеρмοπаρами 9 и 10.
Β κачесτвθ исτοчниκа дейτеρия ΒΜΘСΤΟ баллοна сο сжаτым газοм исποльзуюτ элеκτροжτичθсκую ячейκу, в κοτοροй πρб- вοдиτся ρазлοжение τяжелοй вοды _>20 (99,8 %) с дοбавκοй5 0,1 Μ ЪΙΟΗ. Дейτеρий, выделягощийся на πлаτинοвοм κаτοде, чеρез τρубκу и венτиль 15 ποдаеτся в сοсуды I и 2, в κοτο- ρые ποмθщагоτ исποльзуемый меτалл.
Μеτалл πρигοτавливагоτ в слθдующиχ ваρианτаχ. а) Ηа жсτы πалладиβвοй φοльги τοлщинοй 0,05 мм нанο- 0 сяτ τοнκий слοй πлаτинοвοй чеρни, φοльгу οбщим ΒΘСΟΜ 5Γ на- маτывагоτ на сτальнοй сτβρжθнь, ρулοн сκρθπляюτ сτалънοй προвοлοκοй. б) Μθτалличесκий πалладий ( чисτοτа 99,9 Ш ) πлавяτ в κορундοвοм ΤИΓЛΘ в высοκοчаστοτнοй ΠΘЧИ в аτмοсφеρθ аρгοна5 πρи τθмπеρаτуρθ 1600° С в ΤΘЧΘΗИΘ двуχ часοв, а заτем ΜΘД- ЛΘΗΗΟ οχлаждаюτ в ΤΘЧΘΗИΘ 8 чаσοв дο κοмнаτнοй τβмπθρаτу- ρы. Пοлученный σжτοκ οπусκагоτ в сοσуд Дьгоаρа с жидκим азο- τοм, выдеρживагоτ в ΤΘЧΘΗИΘ 3 - 5 минуτ, бысτρο извлеκагоτ, ποмещагоτ на сτальную πжτу и мнοгοκρаτнο удаρяюτ мοлοτκοм,0 πθρевορачивая сжτοκ между удаρами. Βнοвь οπусκагоτ сжτοκ в сοσуд Дьгоаρа и ποвτορяюτ вσю οπисанную προцθдуρу несκοль- κο ρаз. в) Μθτалличесκий πалладий и сеρебρο ( чисτοτа не ΜΘΗΘΘ 99,9 % ) смθшивагоτ в προπορции, неοбχοдимοй для ποлучения5 сπлава 50 аτ. % Ш и 50 аτ. % Αβ, сπлавляюτ в κορундοвοм τиглθ в высοκοчасτοτнοй ΠΘЧИ πρи τθмπеρаτуρе 1600° С в аτмοсφеρθ аρгοна в τβчение двуχ часοв и οχлаждагоτ дο κοмна- τнοй τемπθраτуρы в ΤΘЧΘΗИΘ 8 чаσοв. Пοлученный сжτοκ ποд- веρгагоτ нагρужθнию в οχлажденнοм дο τемπеρаτуρы жидκοгο азοτа сοсτοянии πο τοй же ηροцедуρθ, κοτορая οπисана выше для чисτοгο πалладия. г) Из жсτа πалладия τοлщинοй 0,5 мм изгοτавливагоτ κа- 5 τοд для иοннοгο ρасπылθния. Β κачесτве ποдлοжκи и анοда исποлъзугоτ медную φοльгу τοлщинοй 0,5 мм, κοτορую ρазмещаюτ вοκρуг κаτοда в ΒИДΘ цилиндρа диамеτροм 120 мм и высοτοй 115 мм. Ρасπылβниθ προвοдяτ в усτанοвκе для иοннοгο ρасπы- ления πρи ваκуумβ I - 10 Па и наπρяжении 2 - 3 ΚΒ в ΤΘЧΘΗИΘ0 90 минуτ. Τοлщина ΠЛΘΗΚИ πалладия, ρассчиτанная на ΟСΗΟΒΘ ποτеρи веса κаτοда и πлοщади, на κοτορую προисχοдилο наπы- ление, сοсτавляеτ πρи эτиχ ρежимаχ 10 - 15 нм. Лйсτы φοльги с наπыленнοй πлθнκοй πалладия свορачиваюτ в ρулοн и сκρеπ- лягоτ сτальнοй προвοлοκοй. 5 Бжзκие πο массе κοличесτва меτалла, πρигοτοвленнοгο πο οднοй из οπисанныχ выше меτοдиκ, ποмещагоτ внуτρь сοсудοв высοκοгο давлθния I и 2. Βοзмοжнο ρазмβщениθ в двуχ ροсудаχ меτаллοв, πρигοτοвленныχ ρазличными меτοдами, и даже ρазныχ меτаллοв( наπρимеρ, в целяχ исπыτания бοльшегο числа ваρи-0 анτοв), οднаκο πρи эτοм из-за сущесτвеннο ρазныχ сκοροсτей сορбции и дθсορбции дβйτеρия в меτаллаχ внуτρи сοсудοв сοз- дагоτся бοлее высοκие давления.
Ηавинчивагоτ κρышκи на сοсуды дο сοздания неοбχοдимοгο уπлοτнения, οτκρывагоτ вβнτиль 15, сοединяκщий сисτему сοсу-5 дοв с элеκτροжτичесκοй ЯЧΘЙΚΟЙ, И προπусκаюτ ποτοκ выделя- ЮЩΘΓΟСЯ на κаτοде дейτеρия чеρβз οба сοсуда πρи οτκρыτыχ нижниχ οτвеρστияχ в сοсудаχ ( на φиг. не ποκазаны) в τече- ние ΗΘСΚΟЛЬΚИΧ часοв дο ποлнοгο выτеснения вοздуχа. Геρмθ- τичнο заκρывагоτ οτвθρсτия для выπусκа газа и τеρмοπаρ в сο-0 судаχ, заκρываюτ венτиль 14 и προизвοдяτ насыщение меτалла дθйτθρием в ΤΘЧΘΗИΘ 1 -2 часοв.πρи κοмнаτнοй τемπеρаτуρθ.
Заκρывагоτ ΒΘΗΤИЛЬ 15, οτκρывагоτ венτиль 14, προπусκаюτ ποτοκ жидκοсτи чеρез οχлаждающую сисτему 7 сοсуда давления I, с ποмοщьго нагρеваτеля 6 ποднимагоτ τемπеρаτуρу внуτρи сο-5 суда 2 дο 250°С и выдеρживагоτ ΘΘ Β ΤΘЧΘΗИΘ часа. Οτκлгочаюτ нагρеваτθлъ 6, вынимаюτ егο из внуτρеннθй τρубы сοсуда 2,вκлгочагоτ нагρθваτель 5 сοσуда I, πеρθκρываюτ ποτοκ жидκο- сτи чеρез οχлаждагощуго σисτему 7 сοсуда I и начинагоτ προπус- -23- κаτь ποτοκ жидκοсτи чβρβз οχлаадающую сисτему 8 сοсуда 2. Пοднимаюτ τемπθρаτуρу внуτρи сοсуда I дο 250° С и выдеρжи- ваюτ ее в ΤΘЧΘΗИΘ часа.
Уκазанный .циκл ποвτορяюτ мнοгοκρаτнο. Βο вρβмя циκлοв сορбции - десορбции дβйτеρия προизвοдяτ измеρθниθ ποτοκа нейτροнοв у ΒΗΘШΗИΧ СΤΘΗΟΚ σοσудοв.
.Ηаκοπленныθ προдуκτы χοлοднοгο σинτеза: τρиτий и изο- τοπы гежя 3Яе и 4Яе σοбиρаюτ, нагρβвая сοсуды ΒЫШΘ 300ΟС.
Для сρавнения ΒСΘ πθρθчислβнныθ οπеρации προизвοдяτ с
10 меτаллοм в ΒИДΘ сжτκοв или φοльги τοлшинοй 0,5 мм, а τаκ- ЖΘ с мθτаллами, πρигοτοвлθнными πθρθчисленными выше сποсο- бами, нο πρи сορбции - десορбции вοдοροда.
Φοн нейτροнοв измβρяюτ дο и ΠΟСЛΘ эκсπθρименτа на ρас- сτοянии 2 - 3 м οτ уστанοвκи.
15 Ρезульτаτы измеρений πρиведены в τаблице.
Τаблица
20
Figure imgf000025_0001
25 Пρимθчаниθ:
* см. πунκτы а), б), в), г) в ΤΘΚСΤΘ.
** ρаσσчиτана σ учеτοм гθοмеτρичеσκοгο φаκτορа(σм. ПρимеρΙ)
Ηи в οднοм из κοнτροльныχ οπыτοв ΗΘ былο заφиκσиροванο στаτиοτичθсκи дοсτοвβρнοгο πρθвышθния над οбычным ΚΟСΜИЧΘΟ- 30 κим φοнοм нθйτροнοв,сοсτавлявшим οκοлο 0,01 н с . Κаκ виднο из τаблиш, πρи исποльзοвании меτаллοв, πρи- гοτοвленнκχ сοгласнο οπисанию изοбρеτения, наблюдаеτся πο- вышенный ποτοκ нейτροнοв. Ηесмοτρя на малые значения ποτο- κа нейτροнοв οτ πленοκ на ποдлοжκе, иχ аκτивнοсτь, οτнесен- 5 ная κ массе меτалла, дοсτаτοчнο велиκа. Пροведенные οπыτы ποдτвеρждаюτ, чτο πρедлοженный сποсοб προведения сορбции - десορбции дейτеρия в меτаллаχ ποзвοляеτ значиτельнο, на не- сκοльκο πορядκοв инτенсиφициροвэτъ προцесс ΧС. Эκсπеρименτы πο οπτимизаиии προведения προцесса и бοлее πρецезиοнным т- 10 меρениям προдοлжаюτся.
ГШΟΪν-ЬаϊШЬΗΗΑЯ ΠΡИΜΕΗИΜΟСΤЬ Ηа οснοве τеορеτичесκοгο ποдχοда, связыващегο ρеаκцию ΧС с α - β πρевρащением в дейτеρидаχ меτаллοв ( см. выше ), мοжнο οцениτь вοзмοжнοсτи усκορения эτοгο προцесσа.
Β τοм случае, есж προцессы сορбции мοлеκул дейτеρия
15 на ποвеρχнοсτи меτалла и дисσοциации на дейτеροны будуτ ус- κορены κаτажзаτορами, наπρимеρ, πлаτинοвοй чеρнью и дρуги- ми πρиемами, лимиτиρующим φаκτοροм сτанοвиτσя σκοροστь α - β πρевρашθния дейτеρида, κοτορую πρежде вοегο мοжнο увели- чиτь за счеτ ποвеρχнοсτи ( см. φορмулу [ 2 ]).
20 Οценκи ποκазываюτ, чτο исποльзοвание часτиц меτалла с линθйными ρазмеρами несκοльκο нанοмеτροв или иленοκ τοлши- нοй τοгο же πορядκа ποзвοжτ в πρеделе усκορиτь προиесс φазοвοгο πρевρащения в 10" - Ιθ"* ρаз.
Αнализ φορмулы [21 τаκже ποκазываеτ , чτο исποльзοв-ч-
25 гоιе началышχ στадий προиесса сορбции ποзвοляеτ усκο- ρиτь α - β πρевρащение. Τаκ, есж диφφузия дейτеρия в πал- ладий на глубину 0,5 мм προисχοдиτ за вρемя οκοлο 150 ча- сοв, το сκοροοτь линейнοгο πеρемещения φροнτа диφφузии в πеρвые минуτы будеτ πρибжзиτельнο в ΙС ρаз выше , чем за
30 весь πеρиοд вρемени.
Дοποлниτельный ρезеρв уοκορения диφφузии мοжеτ даτь иσποльзοвание ποвышенныχ давлений дейτеρия за σчеτ баροдиφ- φузиοннοгο эφφеκτа, οднаκο здесь наκладываеτ οгρаничение κρиτичеσκοе давление для α - β ρавнοвеοия дейτеρидοв.
35 Τаκим οбρазοм προцесс ΧС мοжнο усκορиτь в πρеделе
,7 ρ в 10'- ΙΟ^ _аз. ΟЦΘΗИΜ вοзмοжную мοщнοστь, κοτορая ΜΟЖΘΤ быτь ποлучена за σчеτ иσποльзοвания πρедлагаемοгο σποσοба.
Κаκ ποκазанο ΒЫШΘ, Β ΠΟЛΟЖИΤΘЛЬΗЫΧ οπыτаχ наблюдалσя выχοд ю~24 - Ι0~22 н σ _Ι ("_>), чτο в πеρеσчеτе на единицу 5 οбъема меτалла сοсτавляеτ 0,06 - 6 н с _Ιсм . Пρимем вο внимание усτанοвленнοθ в ρяде ρабοτ СΟΟΤΗΟШΘΗИΘ сκοροστей ρθаκций πο κаналу (2) и (I), σοστавлягощθθ πρибжзиτельнο ΙΟ8 ( см. ΒЫШΘ).
Энеρгия, σοοτвθτστвующая ΒЫДΘЛΘΗИЮ ΟДΗΟΓΟ нейτροна, 10 сοсτавиτ:
Ε = 4,03 ΙΟ8 ΜэΒ = 4,031,6 ΚГΙЗΙ08 Дж = 6,4 Ι0~5 Дж Для οбычнο наблюдаемοгο уροвня аκτивнοсτи ( см. выше ) вы- деляемая мοщнοсτь на единицу οбъема меτалла сοστавиτ:Ι0~6 - Ι0_4Βτ см . Βοзρасτание инτенсивнοστи ΧС в 10 ρаз πρи 15 иσποльзοвании I κуб. дθцимеτρа мβτалла ποзвοжτ ποлучаτь мοщнοστь πορядκа 0,1 - 10 ΜΒτ. Ρеажзация τаκοй вοзмοжнοστи πρθдсτавляеτ исκлгочиτелъную важнοсτь для энβρгθτйκи в связи σ πρаκτичθσκοй неиσчеρπаθмοστью иσχοдныχ ρеσуρσοв, κаκими являгоτσя заπаσы дейτэρия в гидροσφθρθ Земж. 20 Пρθдлагаемый σποσοб имееτ σлθдующиθ πρеимущеστва в οτ- нοшении удοбστва ρабοτы в σρавнении σ προτοτиποм:
1) усτροйсτва для οсущеστвления σποсοба προсτы πο κο- нсτρуκции и τеχнοлοгии изгοτοвления, надежны в ρабοτе;
2) сοсуды сο сжаτым газοοбρазным дейτеρием и ваκуумная 25 сисτема неοбχοдимы τοльκο для πеρвичнοй загρузκи усτροйο- τва, а в нθκοτορыχ ваρианτаχ ρеажзации сποσοба вοοбще не иσποльзугоτσя;
3) ΠΟСЛΘ πеρвичнοй загρузκи усτροйστва для ρеажзаπии σποσοба ρабοτаюτ авτοнοмнο и мοгуτ быτь ποжοστью авτοмаτи-
30 зиροваны;
4) в οτличиθ οτ προτοτиπа в προцθσσе эκσπлуаτации не иσποльзугоτσя ΟЖИЖΘΗΗЫΘ газы, чτο уπροщаеτ ρабοτу и эκοнοмиτ энθρгию на иχ ΟЖИЖΘΗИΘ И ποσлθдующее иσπаρθние;
5) προστым πуτем ρэшена задача иσποльзοвания ΒЫДΘЛЯ- 35 ΘΜΟЙ энеρгии.
ΟΟΗΟΒΗЫΘ πρθимущθστва πρедлагаθмοгο σποσοба в ΟΤΗΟШΘ- нии удοбστва иσποльзοвания πο σρавнθниго σ элθκτροχимичеσκи- ми меτοдами ρθажзации ΧС - в προστοτβ, надежнοсτи, авτοнο- мнοсτи, вοзмοжнοсτи авτοмаτизации, οτсуτστвии ποτеρъ дейτе- ρия и τρиτия , ρешθнии προблβмы иσποльзοвания выделяемοй энеρгии.
Пρθдлагаβмый σποσοб ИΜΘΘΤ ЗΗЭЧИΤΘЛЬΗЫΘ πρøимущθστва в 5 сρавнθнии с προτοτиπами и дρугими аналοгами в οτнοшении бе- зοπаснοсτи ρабοτы.
1) ΒΘСЬ προцβсο ΧС προисχοдиτ в ποжοсτью замκнуτοм οбъеме. .
2) Ρадиοаκτивный προдуκτ ρеаκции синτеза - τρиτий 10 всτуπаβτ в ядеρную ρеаκцию:
Ό + Τ - δЯе(3,5 ΜэΒ) + η(ΙΑ,1. ΜэΒ) Τаκим οбρазοм, синτезиροванный в ΧС τρиτий ЯΒЛЯΘΤСЯ ДΟΠΟЛΗИΤΘЛЬΗЫΜ исτοчниκοм энэρгии за СЧΘΤ даннοй ρеаκции и сοбсτвθннοгο ΘΓΟ ρасπада: 3!Г - 3#е + β~ , οбρазуя в 15 κачесτвθ ΚΟΗΘЧΗЫΧ προдуκτοв сτабильные изοτοπы гежя.
3) Сисτема ИΜΘΘΤ самοзащиτу προτив πθρегρева. Αваρий- ΗΟΘ ΠΟΒЫШΘΗИΘ τемπеρаτуρы πρивοдиτ κ ΒЫДΘЛΘΗИЮ дθйτеρия из меτалла в газοвую φазу и πρеκρащθнию ядеρныχ ρθаκций.
4) Οбщβθ увеличθние мοщнοστи ΜΟЖΘΤ быτь дοστигнуτο не 20 πуτθм исποльзοвания сοсудοв высοκοгο давлβния с бοльшими ρабοчими οбъβмами и масσοй мβτалла в ниχ, а УΒΘЛИЧΘΗИΘΜ чиοла ρабοчиχ ячееκ, ρабοτагощиχ авτοнοмнο. Αваρийнοе ρазρу- ШΘΗИΘ οднοй ячейκи не πρивοдиτ κ ρазρушению дρугиχ и иσκлю- чаеτ вοзмοжнοсτь κρуπныχ аваρий.
25 5) Ηθбοлыποθ наρушение Гθρмеτичнοсτи сοσудοв и τρубοκ выσοκοгο давления в προцβσσе эκсπлуаτации мοжеτ быτь заφиκ- сиροванο πο анажзам на τρиτий в οκρужающθм προστρанστве, чτο ποзвοляеτ σвοевρθмθннο πρθдοτвρаτиτь иχ аваρийнοе ρаз- ρушэниθ .
30 6) Βвиду τοгο, чτο οσнοвная маσσа τρиτия наχοдиτσя в ΒИДΘ τвеρдοгο ρаστвορа в ΜΘΤЗЛЛΘ, а οбъем газοвοй φазы ΟЧΘΗЬ мал, аваρийнοθ ρазρушениθ οднοй ЯЧΘЙΚИ οбъβмοм πορяд- κа 1000 см3 πρивοдиτ κ выбροсу ничτοжнοгο κοличβсτва τρи- τия ( миллигρаммы) , κοτοροе ΜΟЖΘΤ быτь сοбρанο σπθциальными
35 φильτρами.
7) Сοсуды и τρубκи высοκοгο давления уστοйчивы κ внеш- ним ΒΟЗДΘЙΟΤΒИЯΜ, наπρимеρ, взρывным вοжам, и ποэτοму за- ЩИЩΘΗЫ οτ сτиχийныχ и πρеднамеρенныχ ρазρушений. -27- ΟЧΘΗЬ важнο, чτο в сρавнении с τθρмοядеρными ρеаκциями синτеза ΧС προτеκаеτ, вο-πеρвыχ, πρи ΟЧΘΗЬ низκиχ τемπеρа- τуρаχ ( дο СΟΤΘΗ гρадусοв ЦΘЛЬСИЯ), И, вο-вτορыχ, с οгροм- ным πρеοбладанием (» в ΙΟ8 ρаз) анэйτροннοгο κанала (2) 5 (см. выше ), чτο даеτ исκлючиτθльные πρβимущθсτва в ΟΤΗΟШΘ- нии οбθсπечθния безοπаснοй ρабοτы.
Пρедлагаемый сποсοб, οснοванный на ρеаκцияχ ΧС, ИΜΘΘΤ ΗΘСΟΜΗΘΗШΘ πρеимущесτва в ΟΤΗΟШΘΗИИ ЭΚΟЛΟΓИЧΘСΚΟЙ безοπас- нοсτи πο сρавнθнию с дρугими προмышлэнными меτοдами ποлуче- 10 ния энθρгии.
1) Β сρавнении сο сжиганием угля, неφτи, газа и дρугиχ углевοдοροдοв οн ΗΘ загρязняеτ аτмοсφеρу диοκсидοм сβρы и οκсидами азοτа, ΤЯЖΘЛЫΜИ меτаллами и углеκислым газοм, ρез- κο снижаеτ οπаснοсτь πаρниκοвοгο эφφеκτа и κислοτныχ дοж-
15 ДΘЙ, умθныпаθτ масшτабы ΤΘΧΗΟΓΘΗΗΟΓΟ ΒΟЗДΘЙСΤΒИЯ на πρиρο- ду, связанныχ с дοбычей эτиχ ΠΟЛΘЗΗЫΧ иσκοπаемыχ.
2) Β σρавнении σ гидροэнеρгеτиκοй πρименθниθ σποσοба ΗΘ πρивοдиτ κ нежθлаτельным ИЗΜΘΗΘΗИЯΜ πρиροднοй сρеды (наπρимеρ, τаκим κаκ ЗЭΤΟΠЛΘΗИΘ τеρρиτορий, наρушθние πуτей
20 мигρации ρыб и τ.д.).
3) Β сρавнении с аτοмными.элеκτροсτанциями, οσнοванны- ми на ρэаκцияχ ρасπада ΤЯЖΘЛЫΧ ЭЛΘΜΘΗΤΟΒ ( изοτοποв уρана ) данный сποсοб ρθзκο снижаеτ οπаσнοστь ρадиοаκτивныχ выбρο- сοв и κаτасτροφ, πρаκτичесκи исκлючаэτ προблему заχοροнβния
25 ρадиοаκτивныχ προдуκτοв.
_Οй_
ИСΤΟЧΗШШ ИΗΦΟΡΜΑЦИИ
1. Гοлубничий П-.Μ. и дρ. Пиσьма в Жуρнал эκοπеρ. и τеορ. φизиκи, Ι99Ι,τ.БЗ, выπ.2. С. 115 - 118.
2. Деρягин Β.П. и дρ. Κοллοидн. жуρнал,1986,τ.48(1).. С. 12 - 14.
3. ΚЛЮΘΒ Β.Α. и дρ. Пиσьма в жуρнал τθχн.φизиκи,1986,τ.12. С. 1333 - 1336.
4. Ηθφедοв Β.И. Βθστниκ Ακадβмии Ηауκ СССΡ, 1991, Ν I. С. 49 - 60.
5. ЛΘΒИΗΟΚИЙ Ю.Β. ρ- Τ- χ диагρаммы οοοτοяния двοйныχ меτаллιгϊθσκиχ σиστем. Μ.: Μеτаллуρгия, τ.Ι, 1990, 398 σ.
6. Μορρисοн Д.Ρ.Ο. Усπеχи φиз.науκ, 1991, τ. 161, Ν 12. С. 129 - 140.
7. Цаρев Ε.Α. Усπеχи φиз. науκ, 1990, τ. 160, выπ. II.
П Τ „ СГ}
8. Цаρев Β.Α. Усπеχи φиз. науκ, 1991, τ. 161, выπ. 4.
Figure imgf000030_0001
9. Цаρев Β.Α. Усπеχи φиз. науκ, 1990, τ. 162, выπ. 10. С. 63 -91.
10. Яροславσκий Μ.Α. Дοκлады Ακадβмии Ηауκ СССΡ, 1989, .307. С. 369 - 370.
11. ΒοσκгϊБ ^Ο Μ. еϊ аϊ. Ρизϊοη Τеοηηο1θ£у,1990, ν.13. Г. 11 - 31.
12. ΡΙеΙзсЬтаη Μ., ΡΟПБ 3. 3. ΕΙесЪгοаηаΙуЪΙсаΙ СЬет. , 1989, Υ.261. Ρ. 301 - 308.
13. ΙзЫтаги 2. е1; аϊ. 3 οϊ Ιϊιе ΡЬуБϊσаΙ Бοсϊеϊу οГ ^ρаη, 1990, Υ.59, Ν 11. Г. 3904 - 3915.
1 . <Гοηез еΧ аϊ. Νагиге, ЬοηсΙοη, 1989, ν. 338. Г. 737-740.
15. _е Νϊηηο е1; аϊ. ΕигορЬуз. Ьеϊϊегв, 1989, Υ.9. Г. 221-224.
16. 8-Ьοгтο Ε. Гивϊοη ΤесЬηοЮ§у, 1991, ν.20. Г. 433 - 483.
17. Τзагеν Υ.Α., ТСο Ιес^е Б.Η. Гизϊοη ΤесЬηο1θ£у, 1991, Υ.20. Г. 484 - 508.

Claims

,ΦΟΡΜУЛΑ ИЗΟΕΡΕΤШШЯ
1. Сποσοб ποлучθния энеρгии, а τаκже τρиτия, гелия и σвοбοдныχ нейτροнοв ποσρедστвοм χοлοднοгο ядеρнοгο σинτеза πρи сορбции-десορбции дейτеρия в меτаллаχ χаρаκτе - ρизугощийся τем , чτο в κачеστве меτаллοв иеποль- зуюτ элеменτы или σπлавы, οбρазующиβ πο κρайней мβρе две ρавнοвеσнο σοσущθсτвующиθ в неκοτοροм диаπазοне τβшøρаτуρ и давлений κρиστалличеσκие φазы (α и β ) σ ρэзличным σοοτ- нοшением дейτθρия и меτалла (меτаллοв), изοστρуκτуρные дρуг дρугу или имθющие небοльшοе οτκлοнение οτ изοστρуκτуρнοστи, не πρевышающθθ неσκοльκиχ προценτοв в οτнοшенияχ πаρамеτ- ροв и / или углοв κρисτалличесκοй сτρуκτуρы, наπρимеρ, πалладий, ниοбий, ванадий, ρθдκοзβмельные ЭЛΘΜΘΗΤЫ ( лан- τан, ΗΘΟДИΜ, гадοлиний, эρбий, иττеρбий и дρ. ) сπлавы πал- ладия и сеρебρа. инτθρмеτалличβсκие еοединениЯν ΤΙ е и ΤΙСГг, ; мøτалл πρигοτавливаюτ в виде ποροшκа с линейными ρазмеρаш часτиц менее 10" мκм, προвοлοκи с ποπеρθчным σе- чением менее 10"" мм", φοльги ( πленκи ) τοлщинοй менее 0,1 мм или κρиστалличеσκοй маσσы σ πορами и миκροτρещинами ο вοзмοжнο бοльшей οуммаρнοй ποвеρχнοστыο; πρигοτοвленный ме- τалл* ποдвеρгагоτ давлению газοοбρазнοгο дейτеρия или σмеσи ποследнегο с вοдοροдοм, πρθвышающему давлβние τρеχφазнοгο ρавнοвθсия α и β - φаз с газοм πρи заданнοй τемπθρаτуρе и давлении, меныπиχ κρиτичесκиχ для α - β ρавнοвесия, дο πе~ ρеχοда часτи меτалла в |3 - Φазу, заτем снижаюτ давление или / и ποвышзюτ τешеρаτуρу дο значений, сοοτвθτστвуюшиχ οбла- στи двуχφазнοгο ρавнοвеσия α - φазы σ газοм и προвοдяτ де~ сορбцию дο πеρеχοда β - φазы в α - φазу; уκазанный циκл πο- вτορяюτ мнοгοκρаτнο, выделяемую энеρгию иσποльзуюτ, наπρи- меρ, для нагρева οχлаждающей жидκοστи; наκοπленные в οиοτе- мο τρиτий и изοτοπы гелия σοбиρаюτ, нагρевая меτалл σ ρаστ- вορенншли в нем изοτοπами вοдοροда выше τемπеρаτуρы τρеχ- φазнοгο ρавнοвеσия α и β~ φаз σ газοм.
2. Сποсοб πο π.Ι , ο τ л и ч а ю щ й с я τем, чτο иσποльзуемый меτалл πρигοτавливаюτ в виде слиτκοв, οχлажда- юτ дο вοзмοжнο бοлее низκοй τешеρаτуρы, наπρимеρ, в сжи- ЖΘΗΗЫΧ газаχ: ΓΘЛИИ, вοдοροде(дейτеρии) или азοτø и ποдвеρ- -30- гаюτ в οχлавдθннοм сοсτοянии меχаничесκим удаρам.
3. Сποσοб πο π.Ι, ο τ ли ч а ющий с я τем, чτο исποльзуемый меτалл πρигοτавливаюτ в ΒИДΘ ульτρадисπθρσныχ часτиц с ЛИΗΘЙΗЫΜИ ρазмеρами ΜΘΗΘΘ 10 мκм, наπρимеρ, πуτβм
5 τβρмичθсκοгο ρазлοжβния сοлей эτοгο меτалла или ΧИΜИЧΘСΚИΧ ρθаκций в газοвοй φазе и смешиваюτ с ποροшκοм ΧИΜИЧΘΟΚИ инеρτнοгο πο ΟΤΗΟШΘΗИЮ κ нβму вθщэστва, προницаэмοгο для газοοбρазнοгο дейτеρия.
4. Сποσοб πο π.Ι, οτличающийся ΤΘΜ, чτο иο- 10 ποльзуβмый меτалл нанοсяτ элеκτροχимичесκи или ΜΘΤΟДΟΜ ИΟΗ- нοгο ρасπылθния на ποдлοжκу, наπρимеρ, из ΜΘДΗΟЙ φοльги в ΒИДΘ ΠЛΘΗΚИ τοлщинοй ΜΘΗΘΘ I мκм, нанοсяτ τοнκий слοй ΒΘЩΘ- сτва, усκορяющθгο сορбцию дейτβρия, наπρимθρ, πлаτинοвοй чеρни, φοльгу с нанθсβннοй πлэнκοй свορачиваюτ в ρулοн и 15 сκρеπляюτ.
5. Усτροйсτвο для οсущесτвлθния сποсοба πο πунκτам I - 4, вκлючающθθ два сοсуда высοκοгο давлθния.снабжβнныχ наг- ρэваτθлями и οχлаждающими сиστθмами и ΟΟΘДИΗΘΗΗЫΧ дρуг σ дρугοм τρубκοй σ венτилями и манοмеτροм.
20 6. Сποσοб πο πунκτам I - 4 , οοущэστвляемый в уοτροй- στвэ πο π.5, οτличающйся τем, чτο в οдин из сο- σудοв выσοκοгο давления I ποмещаюτ πρигοτοвлэнный мэτалл, а в дρугοй σοσуд 2 близκοе πο маσσθ κοличэστвο πρигοτοв- лэннοгο τэм ЖΘ меτοдοм меτалла, наσыщθннοгο ποд давлением
25 газοοбρазнοгο дейτеρия или элэκτροχимичэσκим меτοдοм дο πе- ρеχοда чаοτи ΘΓΟ Β ρ - φазу, ποσле заποлнения σοσудοв дей- τθρием, σοздаюτ уπлοτнθния в οοοудаχ, ρегулиρуюτ нагρев и οχлаздθние σοσудοв τаκ, чτοбы τемπэρаτуρа σοσуда I ( Τ^) была ΗИЖΘ τοчκи τρеχφазнοгο ρавнοвеσия α и β φаз σ газοм
30 πρи усτанοвившθмся в СИСΤΘΜЭ давлθнии ρ ( Τχ.α+Ρ+Г), а τем- πβρаτуρа в сοσудβ 2 ( Τ2 ) - ΒЫШΘ ЭΤΟЙ τοчκи, ΗΟ ΗИЖΘ κρи- τичеσκοй τешθρаτуρы для α - β ρавнοвесия, и ποддеρживаюτ эτο сοοτнοшение τемπеρаτуρ дο πеρеχοда часτи меτалла в сο- суде I в р - φазу, заτем усτанавливаюτ οбρаτнοе сοοτнοшение
35 τешθρаτуρ: Τ^ > Τρ α+!3+Г> Τ2 и ποддеρживаюτ егο дο πеρеχο- да οснοвнοй часτи ρанθθ οбρазοвавшθйся в σοοудэ I β-φазы в α-φазу, внοвь уστанавливаюτ начальнοе οοοτнοшение τемπе- ρаτуρ и ποвτορяюτ уκазанный циκл мнοгοκρаτнο.
PCT/RU1993/000174 1992-08-03 1993-07-23 Method and device for producing energy and obtaining tritium, helium and free neutrons WO1994003902A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5761925 1992-08-03
RU5057619/25 1992-08-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1994003902A1 true WO1994003902A1 (en) 1994-02-17

Family

ID=21616257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU1993/000174 WO1994003902A1 (en) 1992-08-03 1993-07-23 Method and device for producing energy and obtaining tritium, helium and free neutrons

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO1994003902A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003019576A1 (fr) 2001-08-23 2003-03-06 Vatajitsyn, Andrei Ivanovitch Dispositif de production d'energie

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0394204A1 (en) * 1989-04-18 1990-10-24 Ente per le nuove tecnologie, l'energia e l'ambiente ( ENEA) A system for producing neutrons and heat by nuclear fusion in a gas absorbed on a metal
WO1990013124A1 (en) * 1989-04-21 1990-11-01 The Broken Hill Proprietary Company Limited Cold nuclear fusion method and apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0394204A1 (en) * 1989-04-18 1990-10-24 Ente per le nuove tecnologie, l'energia e l'ambiente ( ENEA) A system for producing neutrons and heat by nuclear fusion in a gas absorbed on a metal
WO1990013124A1 (en) * 1989-04-21 1990-11-01 The Broken Hill Proprietary Company Limited Cold nuclear fusion method and apparatus

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
USPEKHI FIZICHESKIKH NAUK, Vol. 161, No. 12, December 1991, Akademia Nauk SSSR (Moscow), D.R.O. MORRISON, "Obzor Po Kholodnomu Sintezu", pages 136, 137. *
USPEKHI FIZICHESKIKH NAUK, Vol. 161, No. 4, April 1991, Akademia Nauk SSSR (Moscow), V.A. TSAREV, "Novye Dannye Po Nizkotemperaturnomu Yadernomu Sintezu", pages 152, 153, 159. *
USPEKHI FIZICHESKIKIH NAUK, Vol. 160, Vyp. 11, November 1990, Akademia Nauk SSSR (Moscow), V.A. TSAREV, "Nizkotemperaturny Yaderny Sintez", pages 10-14, 26. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003019576A1 (fr) 2001-08-23 2003-03-06 Vatajitsyn, Andrei Ivanovitch Dispositif de production d'energie

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Barzykin Initiation of SHS processes
CA1165302A (en) Method and pressure container for producing hydrogen- storage metal granulates
Coen Lithium-lead eutectic as breeding material in fusion reactors
Bloch The hydriding kinetics of activated uranium powder under low (near equilibrium) hydrogen pressure
WO1994003902A1 (en) Method and device for producing energy and obtaining tritium, helium and free neutrons
JPH10508372A (ja) 熱を発生させるための方法
US6248221B1 (en) Electrolysis apparatus and electrodes and electrode material therefor
Rosenband et al. A microscopic and analytic study of aluminum particles agglomeration
RU2056656C1 (ru) Способ получения свободных нейтронов
JPS55149101A (en) Novel hydrogen absorbent
Fujitani et al. Development of hydrogen-absorbing rare earth-Ni alloys for a− 20° C refrigeration system
WO2003019576A1 (fr) Dispositif de production d&#39;energie
Wang et al. Comparative analysis of the explosion characteristics of magnesium dust and magnesium-aluminium alloy dust with two concentrations
Colgate et al. Stabilized Pinch and Controlled Fusion Power: Study of the pinch effect has caused ups and downs in the hopes for building a thermonuclear reactor.
Katayama et al. Tritium release behavior from the graphite tiles used at the dome unit of the W-shaped divertor region in JT-60U
Salzano et al. Electrochemical measurement of the solubility of carbon in sodium
Fotakis et al. Temperature dependence for the removal of I (5 2P12) by HBr
JPS56151884A (en) Heat pipe
Reilly et al. Hydrogen storage and purification systems. II. August 1972-June 1974
Singleton et al. Traps for scavenging hydrogen isotopes
Rusakov et al. Features of the expansion of condensed substances acted on by high-power shock waves
Blackmore et al. Inhibition of the second limit of the hydrogen-oxygen reaction by hydrogen bromide and hydrogen chloride
Baker Jr et al. Studies of metal-water reactions at high temperatures: I. the condenser discharge experiment: preliminary results with zirconium
Eckman Browns Gas: What exactly is it?
Nakamura et al. Numerical calculation on deuterium absorption in palladium under high pressure D2 gas at low temperatures

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CA US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: CA