Энергетический реактор

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Сычик Василий Андреевич(72) Авторы Сычик Василий Андреевич Тихонов Виктор Владимирович(73) Патентообладатель Сычик Василий Андреевич(57) Энергетический реактор, содержащий корпус, кипящую и перегревающую активные зоны, систему подачи воды и вывода генерируемого пара, отличающийся тем, что он снабжен ионизатором газа, разделителем ионов дейтерия по спиновым орбитальным моментам, ионными ускорителями, при этом ускоренные пучки ионов дейтерия с 1/2 и-1/2 спинами встречно подаются в активную кипящую зону, выполненную в форме кругового эллипса с острым углом 530 к вершине, а рабочая поверхность перегревающей активной зоны выполнена волнообразной. Фиг. 1 Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована в паровых турбинных генераторах для выработки электрической энергии. Известен энергетический реактор 1, который содержит контур многократной циркуляции греющего теплоносителя, в который параллельно перегревателю включены пароге 69002010.12.30 нератор и подогреватель топливной воды. Теплоноситель первого контура нагревается и частично испаряется в кипящей активной зоне, откуда вода поступает в парогенератор и подогреватель, где отдает часть своего тепла, а затем насосом возвращается на вход в кипящую активную зону. Недостатками такого энергетического реактора являются невысокий КПД и сложная его конструкция. Прототипом предлагаемой полезной модели является энергетический реактор 2, содержащий кипящую и перегревающую активные зоны, парогенератор, пароперегреватель второго контура, паровой канал, соединяющий сепаратор влажного пара, погруженный под уровень теплоносителя, перегревающую активную зону и пароперегреватель. Недостатками энергетического реактора-прототипа являются 1. Невысокий КПД, обусловленный сложной конструкцией реактора и неэффективным использованием системы парообразования, включающей кипящую и перегревающую активные зоны. 2. Невысокая производительность парогенератора вследствие неэффективной теплоотдачи кипящей активной зоны теплоносителю. Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы энергетического реактора и его КПД. Поставленная задача достигается тем, что энергетический реактор, содержащий корпус, кипящую и перегревающую активные зоны, систему подачи воды и вывода генерируемого пара, снабжен ионизатором газа, разделителем ионов дейтерия по спиновым орбитальным моментам, ионными ускорителями, при этом ускоренные пучки ионов дейтерия с 1/2 и -1/2 спинами встречно подаются в кипящую активную зону, выполненную в форме кругового эллипса с острым углом 530 к вершине, а рабочая поверхность перегревающей активной зоны выполнена волнообразной. Сущность полезной модели поясняет чертеж, где на фиг. 1 изображена конструкция энергетического реактора, а на фиг. 2 - сечение корпуса энергетического реактора. Конструктивно энергетический реактор состоит из корпуса 1 тороидального типа,включающего кипящую активную зону 2 (камеру синтеза), которая снабжена кольцевой металлизацией 3 с подводимым к ней положительным электродом. Отрицательный электрод с кольцевой металлизацией 4 установлен на тороидальном основании корпуса 1 энергетического реактора. На корпусе 1 установлен водоохлаждаемый кожух 5, внутри которого размещена перегревающая активная зона 6. Энергетический реактор также снабжен ионизатором газа 7, разделителем ионов по орбитальным моментам 8, двумя ускорителями ионов 9, баллоном-накопителем дейтерия 10, вакуумной системой с вакуумным насосом 11. Корпус 1 энергетического реактора выполнен в форме тороидального диска с центральным отверстием, в котором размещена система откачки синтезируемого в кипящей активной зоне 2 гелия. В центральной части тороидального корпуса 1 размещена кипящая активная зона 2 (камера синтеза), выполненная в форме кругового эллипса с острым углом 530 к вершине эллипса. Корпус 1 энергетического реактора выполнен из термостойкого материала типа плавленых оксидов с малой диэлектрической проницаемостью , высокими удельным сопротивлением, теплопроводностью, например оксида алюминия 23, а отношение наружного диаметра корпуса 1 к его толщине составляет от 51 до 201. Сжатие корпуса 1 необходимо для фокусировки ионных пучков. Наружный диаметр корпуса 1 находится в диапазоне 0,33 метра. В остроугольной части кипящей активной зоны 2 размещена металлизация 3 из термостойких металлов, например , , , , с подведенным к ней положительным электродом,25 кВ. В основании тороидального корпуса 1 нанесена кольцевая металлизация 4 из термостойких материалов (, , ), к которой подведен отрицательный электрод с-25 кВ. 2 69002010.12.30 В основании корпуса 1 имеется проем, к которому посредством электромагнитного клапана подведена система откачки с вакуумным насосом 11, обеспечивающим вакуум в кипящей активной зоне 2 порядка 10-6 Па. Установленный на корпусе 1 водоохлаждаемый кожух 5 выполнен из термостойкого,механически прочного материала с высокой теплопроводностью, например из нержавеющей стали. Внутренняя полость кожуха 5 представляет перегревающую активную зону 6, в которую через вентиль 12 поступает вода, где она мгновенно преобразуется в пар, и через вентиль 13 пар высокого давления поступает на паровую турбину (на фигуре не показано). Для повышения кондуктивного теплообмена между кипящей активной зоной 2 и перегревающей активной зоной 6 внутренняя рабочая поверхность кожуха 5 в перегревающей активной зоне 6 выполнена волнистой с амплитудой волны А(0,1 0,4), где- толщина кожуха 5 со стороны корпуса 1. При этом активная рабочая поверхность перегревающей активной зоны 6 возрастает более чем в 3 раза и резко возрастает теплопередача. Энергетический реактор снабжен ионизатором газа 7 стандартного типа, разделителем ионов по орбитальным моментам 8 стандартного типа, двумя ускорителями ионов 9 типа циклотрона или синхрофазотрона, ускоряющих ионы газа до скоростей порядка 4000 км/сек. Основной газ - дейтерий - содержится в баллоне-накопителе дейтерия 10, являющийся баллоном высокого давления, который посредством вентиля соединен с ионизатором газа 7. Форма сечения поверхности кипящей активной зоны в виде эллипса с острием к вершине корпуса 1 и приложенные потенциалы 25 кВ и -25 кВ обеспечивают высокий,практически 100-процентный, коэффициент взаимодействия встречных потоков ионов дейтерия. Энергетический реактор работает следующим образом. Из баллона-накопителя дейтерия 10 газообразный дейтерий 12 поступает на ионизатор газа 7, в котором атомы дейтерия распадаются на ионы дейтерия, обладающие спиновыми моментами 1/2. Ионы дейтерия с ионизатора газа 7 подаются на разделитель ионов по орбитальному моменту 8, где формируются два пучка ионов со спинами 1/2,-1/2. Для слияния двух ядер дейтерия нужна энергия 0,1 МэВ поскольку ионы разделяются на встречные пучки со спинами 1/2 и -1/2, то встречные ионы дейтерия должны обладать энергией , не превышающей 0,5 МэВ. Следовательно, эту энергию 0,5 МэВ ионы дейтерия получают в разделителе ионов по орбитальному моменту 8. Пучки ионов каждый со своим спином с разделителя ионов 8 поступают на ускорители ионов 9, где они разгоняются до скоростей порядка 4000 км/сек, и ионы дейтерия приобретают энергию 23 МэВ. Ускоренные потоки ионов дейтерия с антипараллельными спинами с ускорителей ионов 9 поступают в энергетический реактор, в его кипящую активную зону 2. При взаимодействии направленных навстречу друг другу ионов дейтерия с противоположными спинами происходит слияние ионов с образованием ионов гелия по реакции 2 4 11/22. В результате синтеза ионов гелия выделяется энергия порядка 23 МэВ. Поскольку 1 эВ 1,610-19 Дж, то в результате синтеза ионов гелия выделяется тепловая энергия в каждом акте слияния 0231061,610-1936,810-13 Дж. С учетом средней концентрации ионных пучков дейтерия в кипящей активной зоне 1018 ионов/см 3, то выделяется в результате синтеза атомов гелия огромная тепловая энергия 036,810-13101836,8105 Дж. Выделяемая в кипящей активной зоне 2 огромная тепловая энергияпередается путем кондуктивного и конвективного теплообмена в перегревающую активную зону 6, куда поступает через вентиль 12 вода и мгновенно она испаряется. Пар высокого давления и температуры 300400 С поступает через вентиль 13 высокого давления на паровую турбину электрогенератора, вырабатывающую электрическую энергию. Синтезированные ионы гелия притягиваются к кольцевой металлизации 4 с отрицательным электродом, на которую подается потенциал -25 кВ, и преобразуются в атомы. 3 69002010.12.30 Поток атомов гелия откачивается через проем в основании корпуса 1 вакуумным насосом 11 в накопитель гелия 14. Созданный по указанной на фиг. 1 и 2 конструкции макетный образец энергетического реактора, диаметр корпуса которого составляет 1 метр, ширина корпуса составляет 100520 см, площадь рабочей поверхности кипящей активной зоны 110 см 2, позволяет генерировать водяной пар с регулируемым давлением до 100 атмосфер и температурой пара до 350 С. По сравнению с прототипом и аналогами предлагаемый энергетический реактор позволяет повысить КПД более чем на 70 , а производительность генерации водяного пара более чем в 3 раза. При выработке тепловой энергии в кипящей активной зоне энергетического реактора отсутствуют ионизирующие излучения, то есть отсутствуют радиоактивные загрязнения окружающей среды. Промышленное освоение предлагаемого энергетического реактора возможно на предприятиях энергетической промышленности и машиностроения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4