Прессъядерный реактор на 100 ГВт.
Изготавливаем сферу радиусом 3 метра. Объем 100 м^3. Масса топлива при плотности 10т/м^3 - 1000 тонн. При удельном тепловыделении топлива 100 кВт/кг, получаем выходную мощность 100 ГВт. (Можно и меньше, но чего мелочиться).
Стенки сферы изготавливаем из особо прочного материала. Внутренняя часть стенок - из особо жаропрочного материала. В стеках имеются каналы, вдоль которых циркулирует охлаждающая среда, которая является рабочим телом, направляемым на рядом стоящую турбину.
Сферу заполняем смесью K39, K40, H1, при высоком давлении, порядка 10000 атмосфер.
Разогреваем смесь до высоких температур одним из перечисленных способов: излучения, потоком нейтронов от атомного реактора, наполнением смеси быстрораспадающимися радиоактивными веществами.
При этом вещество реактора становится тепловыделяющей средой. В тепловыделяющей среде давление становится зависимым от расстояния до центра. Минимум давления тепловыделяющей среды приходится на границу раздела этой среды и емкости, ее содержащей.
Из-за перераспределения вещества в реакторе давление в области максимума растет, а у оболочки падает. Отбираем тепло от оболочки и производим подкачку реактора топливом.
Давление в области максимума достигает значений 10^9 - 10^11 атмосфер. Температура в области от r=0 до r=(2/3)R порядка 100 млн.К.
Давление у оболочки поддерживаем на уровне 10^4-10^5 атмосфер, температура у граница раздела стенка-топливо 3-4 тыс К.
Продолжаем нагревать топливо. Давление, концентрация частиц и температура в областях, соответствующих максимумам, продолжают расти, а у оболочки мы поддерживаем их постоянными. В некоторый момент начинается реакция
K40+H1 = Ca40 + n + 0.521МэВ.
Образующийся нейтрон захватывается ядром K39, которое в результат этого превращается в ядро K40.
K39+n = K40+7,8 МэВ.
Сопутствующий нагрев прекращаем тогда, когда выделяющегося тепла от указанных выше реакций, будет достаточно для стабильного горения.
Далее реактор работает в стационарном режиме.
Мощность реактора определяется долевым содержанием изотопа K40 в смеси.
Этот изотоп является катализатором и восстанавливается в указанных выше реакциях. Выгорают дешевый и широко распространенный в природе изотоп K39.
Доля изотопа K40 в реакторе исчисляется долями процента по отношению к изотопу K39.
K39 - тонны, K40 - граммы.
Несмотря на малое процентное содержание K40 в смеси, его долевое участие будет постепенно падать из-за редких реакций захвата нейтрона изотопом K40 с превращением последнего в изотоп K41. Поэтому для поддержания стабильной работы реактора в него изредка подкачивается изотоп K-40.
Может возникнуть вопрос, а зачем брать калий, а не дейтерий.
Можно, только в последнем случае вы получите гигантскую прессъядерную бомбу. Дейтерий, если пойдет в реакцию, то весь сразу. А в реакциях с катализатором мы можем регулировать интенсивность работы реактора, добавляя или уменьшая долю K40 в смеси.
Даже если сделан перебор, то прогорит стенка, давление и температура резко упадут и реакции прекратятся.
Вышеописанный процесс возможен, если коэффициент тепловых взаимодействий, такой как я предполагаю. Если он в 10-100 раз больше или меньше, то реактор можно построить, но его мощность и размеры нужно подстраивать под значение реальной константы тепловых взаимодействий.
Вы сами можете попытаться поварьировать константу тепловых взаимодействий в моей программе 'Эффект Арки - 2008'. Она фигурирует в разделах 'Тритий в банке', 'Потоки энергии в звездах'.
Программу обновил сегодня и разместил по адресу:
Программа
Размер программы 250 кб.
В описанном процессе работы реактора я нигде не использую идеи, следующие из Эффекта Арки. Реактор будет работать как с учетом этого эффекта, так и без него. Работа реактора основана на идее о тепловых взаимодействиях. Эта идея независима от Эффекта Арки, хотя и получена при исследовании последнего.
При высоких температурах, графики для p, n, a, T в реакторе очень похожи на соответствующие графики для предсверхновых звезд. Эти графики вы можете посмотреть здесь:
с учетом эффекта арки,
и без него.
или получить самостоятельно на программе, предложенной выше.
Полная версия этой страницы: Прессъядерный реактор.
Европейский суперреактор на 10ТВт
Изготавливаем сферу радиусом 100 метров. Объем 4 000 000 м^3. Масса топлива при средней плотности 1т/м^3 - 4*10^9 кг (порядка тысячи ж-д составов). При удельном тепловыделении топлива 100 кВт/кг, получаем выходную мощность 10 ТВт.
Это на каждого жителя Европы (порядка 1 млрд жителей) по 10 кВт. Пускай 1 кВт каждый получит в виде электроэнергии, 5 кВт в виде топлива (водород). 4 кВт - неизбежные потери.
Почему реактор Европейский. В России достаточно нефти и газа, и никто из газонефтяных могнатов не захочет терять этот куш, а построить такой реактор- значит потерять источник прибыли. Украине он тоже не нужен, поскольку здесь другая стратегическая задача, - уже научившийся Президент и уже научившийся парламент видят главную стратегическую задачу в том, чтобы население нашей страны научитлось разговаривать по-украински. Так что здесь пока не до реактора.
Но вернемся к устройству реактора.
Одна из высоких Альпийских гор. В ее сердцевине работает Суперреактор. Из тонннелей постоянно выходят длинные составы, развозящие цистерны с водородом по всей Европе. От горы в разные стороны, как лучи Солнца, расходятся высоковольтные линии электропередач.
Природный газ Европе больше не нужен - пищу готовят на дешевой электроэнергии. Автомобили не дымят - из выхлопных труб идет водяной пар (продукт сгорания водорода).
Все атомные и тепловые электростанции закрыты. За исключением, может быть, одного уранового реактора небольшой мощности, построенного в той же горе, где и Суперреактор.
Стенки сферического суперреактора изготавлены из особо прочного материала (керамика, сталь). Внутренняя часть стенок - из особо жаропрочного материала (вольфрам). В стеках имеются каналы, вдоль которых с высокой скоростью циркулирует охлаждающая среда (вода или ртуть), которая является рабочим телом, направляемым на вокруг установленные турбогенераторы. Тербогенераторы покрывают лишь одну треть Суперреактора.
Остальные 2/3 поверхности суперреактора охлаждаются устройствами по разделению водородосодержащего вещества (к примеру вода) на водород и остаток. Если остатком является кислород, то он прямиком уходит в атмосферу. А водород "упаковывается" в цистерны заполненные пористым (губчатым) веществом и увозится от реактора. Что разделять на составляющие, воду или нечто другое, пока не совсем понятно. Буду рад увидеть ваши подсказки, - дело в том, что разделение можно будет проводить при температуруе выше тысячи градусов, а это значит, что требуемая энергия разрыва химической связи меньше, чем при обычных температурах. (К примеру, можно разделять тот же КН, который разваливается на составляющие уже при температурах значительно ниже тысячи градусов, но сколько его в природе этого КН, и сколько стоит сам КН по сравнению с получаемым Н)? Какие другие вещества содержат водород? при каких температурах они разваливаются? как быстро можно разделить эту газовую смесь при температуре порядка 1000 градусов на составляющие? Но это все вопросы решаемые.
Итак, суперреактор заполняем смесью K39, K40, H1, при давлении, порядка 10 атмосфер. Для суперреактора может подойти также смесь Cl35, Cl36, H.
Рассмотрим первый вариант. В природе существуют изотопы K39, K40, K41. Эту смесь надо очистить от изотопа K41, и, может быть, обогатить изотопом K40. Период полураспада К40 миллиарды лет, и поэтому он еще существует в природе.
Второй вариант. Хлора-36 в природе нет. У него период полураспада 3*10^5 лет, что сравнительно мало по сравнению с возрастом Земли, и его поэтому нет в природе. Но этот изотоп можно приготовить в урановом реакторе, пропуская по змеевику изотоп Cl-35 через урановый реактор.
Итак для работы реактора нам надо порядка нескольких миллионов тонн K39 (Cl35), в котором находится порядка 0,01% изотопа K40 (Cl36), и примерно столько же водорода (протия).
Реакции проходят в два этапа:
K40+H = Ca40 + n + 0,5 МэВ - в центральной r=(0 - 0,6)R высокотемпературной зоне реактора;
K39+n = K40 + 7,8 МэВ - в области r=(0,6 - 0,9)R высокой плотности реактора.
Аналогичные реакции можно записать для хлорного реактора:
Cl36+H = Ar36 + n - 0,073 МэВ
Cl35+n = Cl36 + 8,6 МэВ
Заметим, что в случае с хлором, реакция (p,n) эндотермическая. Это значит, что температура в центральной части хлорного реактора должна быть существенно выше, чтобы компенсировать потерю на самой реакции. Может быть, хлорный реактор вообще невозможен, и калий тогда остается единственным претендентом на топливо для Суперреактора.
За день в реакторе выгорает порядка 10 кг калия. Ерунда, тем более что сгорает распространенный изотоп K39. Но при этом одновременно ежедневно сгорает и восстанавливается такая же порция K40. Если допустить что каждый сотый нейтрон не доходит до своей цели, а его целью является К39 (распадается, захватывается другими элементами Н, K40, прочими примесями, или уходит за пределы реактора), то каждый день из реактора уходит 100 грамм K40.
Имено для восполнения этих ежедневных 100 грамм K40 (или Cl36) необходимо иметь урановый реактор, через который прогоняется изотоп K39 (ИЛИ Cl35).
в случае калия, однако, вместо строительства соседнего уранового реактора можно использовать один из существующих способов разделения изотопов и выделять К40 из природной смеси калия.
ЗАПУСК РЕАКТОРА.
Разогреваем смесь до высоких температур одним из перечисленных способов: токи, излучения, потоком нейтронов от атомного реактора, наполнением смеси быстрораспадающимися радиоактивными веществами и т.п.
При этом вещество реактора становится тепловыделяющей средой. В тепловыделяющей среде давление становится зависимым от расстояния до центра. Минимум давления тепловыделяющей среды приходится на границу раздела этой среды и емкости, ее содержащей. При высоких температурах оголяется также центральная часть реактора.
Из-за перераспределения вещества в реакторе давление в области максимума растет, а у оболочки падает. Отбираем тепло от оболочки и производим подкачку реактора топливом.
Давление в области максимума достигает значений порядка 10^10 атмосфер. Температура в области от r=0 до r=(2/3)R порядка 100 млн.К.
Давление у оболочки поддерживаем на уровне 10-100 атмосфер, температура у граница раздела стенка-топливо 1-2 тыс К.
Продолжаем нагревать топливо. Давление, концентрация частиц и температура в областях, соответствующих максимумам, продолжают расти, а у оболочки мы поддерживаем их постоянными. В некоторый момент начинается реакция в центральных высокотемпературных областях реактора
K40+H1 = Ca40 + n + 0.521МэВ.
Образующийся нейтрон покидает разреженную центральную область и в области максимальной плотности захватывается ядром K39, которое в результат этого превращается в ядро K40.
K39+n = K40+7,8 МэВ.
Сопутствующий нагрев прекращаем тогда, когда выделяющегося тепла от указанных выше реакций, будет достаточно для стабильного горения.
Далее реактор работает в стационарном режиме.
Мощность реактора регулируем долевым содержанием изотопа K40 в смеси.
Это способ медленного изменения мощности.
Быстрое изменение мощности (аварийный сброс) осуществляется путем открытия клапанов и сброса части топлива в резервные ответвления реактора.
Может возникнуть вопрос, а зачем брать калий, а не дейтерий.
Можно, только в последнем случае вы получите сверхгигантскую бомбу, которая разнесет не только гору, но и саму планету. Дейтерий, если пойдет в реакцию, то весь сразу. А в реакциях с катализатором мы можем регулировать интенсивность работы реактора, добавляя или уменьшая долю K40 в смеси.
ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ.
Если происходит землетрясение, нанесение ядерного удара по горе, в которой находится реактор, или непредвиденная авария самого реактора, то, если контсрукция реактора оказывается разрушенной,тоннели в горе закрываются автоматически, а топливо реактора растекается в зараннее приготовленные котлованы.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ РФ.
Этот проект может быть запатентован автором в течении шести месяцев с момента его публикации, то есть, с сегодняшнего дня. Заявка должна быть международной, а значит требует больших финансовых вложений от автора, но ничтожных для его государства. Лично мне особо ничего и не надо, особенно если учесть, какая бюрократическая волокита скрывается за тем, чтобы получить букет европейских патентов. Но вот нам россиянам надо бы подумать, о том стоит ли это патентовать. Пусть строят, и не платят нам нам (точнее нашим магнатам) за нефть и газ, или... Россиия сравнительно богатая страна, но это благодаря нефти и газу. Как вы думаете? Может пусть платят нашему государству хороший процент за лицензию... Но чтобы выдать лицензию, надо получить патент. Чтобы получить патент, надо доказать, что это работоспособно... и т.п., и т.д.
Изготавливаем сферу радиусом 100 метров. Объем 4 000 000 м^3. Масса топлива при средней плотности 1т/м^3 - 4*10^9 кг (порядка тысячи ж-д составов). При удельном тепловыделении топлива 100 кВт/кг, получаем выходную мощность 10 ТВт.
Это на каждого жителя Европы (порядка 1 млрд жителей) по 10 кВт. Пускай 1 кВт каждый получит в виде электроэнергии, 5 кВт в виде топлива (водород). 4 кВт - неизбежные потери.
Почему реактор Европейский. В России достаточно нефти и газа, и никто из газонефтяных могнатов не захочет терять этот куш, а построить такой реактор- значит потерять источник прибыли. Украине он тоже не нужен, поскольку здесь другая стратегическая задача, - уже научившийся Президент и уже научившийся парламент видят главную стратегическую задачу в том, чтобы население нашей страны научитлось разговаривать по-украински. Так что здесь пока не до реактора.
Но вернемся к устройству реактора.
Одна из высоких Альпийских гор. В ее сердцевине работает Суперреактор. Из тонннелей постоянно выходят длинные составы, развозящие цистерны с водородом по всей Европе. От горы в разные стороны, как лучи Солнца, расходятся высоковольтные линии электропередач.
Природный газ Европе больше не нужен - пищу готовят на дешевой электроэнергии. Автомобили не дымят - из выхлопных труб идет водяной пар (продукт сгорания водорода).
Все атомные и тепловые электростанции закрыты. За исключением, может быть, одного уранового реактора небольшой мощности, построенного в той же горе, где и Суперреактор.
Стенки сферического суперреактора изготавлены из особо прочного материала (керамика, сталь). Внутренняя часть стенок - из особо жаропрочного материала (вольфрам). В стеках имеются каналы, вдоль которых с высокой скоростью циркулирует охлаждающая среда (вода или ртуть), которая является рабочим телом, направляемым на вокруг установленные турбогенераторы. Тербогенераторы покрывают лишь одну треть Суперреактора.
Остальные 2/3 поверхности суперреактора охлаждаются устройствами по разделению водородосодержащего вещества (к примеру вода) на водород и остаток. Если остатком является кислород, то он прямиком уходит в атмосферу. А водород "упаковывается" в цистерны заполненные пористым (губчатым) веществом и увозится от реактора. Что разделять на составляющие, воду или нечто другое, пока не совсем понятно. Буду рад увидеть ваши подсказки, - дело в том, что разделение можно будет проводить при температуруе выше тысячи градусов, а это значит, что требуемая энергия разрыва химической связи меньше, чем при обычных температурах. (К примеру, можно разделять тот же КН, который разваливается на составляющие уже при температурах значительно ниже тысячи градусов, но сколько его в природе этого КН, и сколько стоит сам КН по сравнению с получаемым Н)? Какие другие вещества содержат водород? при каких температурах они разваливаются? как быстро можно разделить эту газовую смесь при температуре порядка 1000 градусов на составляющие? Но это все вопросы решаемые.
Итак, суперреактор заполняем смесью K39, K40, H1, при давлении, порядка 10 атмосфер. Для суперреактора может подойти также смесь Cl35, Cl36, H.
Рассмотрим первый вариант. В природе существуют изотопы K39, K40, K41. Эту смесь надо очистить от изотопа K41, и, может быть, обогатить изотопом K40. Период полураспада К40 миллиарды лет, и поэтому он еще существует в природе.
Второй вариант. Хлора-36 в природе нет. У него период полураспада 3*10^5 лет, что сравнительно мало по сравнению с возрастом Земли, и его поэтому нет в природе. Но этот изотоп можно приготовить в урановом реакторе, пропуская по змеевику изотоп Cl-35 через урановый реактор.
Итак для работы реактора нам надо порядка нескольких миллионов тонн K39 (Cl35), в котором находится порядка 0,01% изотопа K40 (Cl36), и примерно столько же водорода (протия).
Реакции проходят в два этапа:
K40+H = Ca40 + n + 0,5 МэВ - в центральной r=(0 - 0,6)R высокотемпературной зоне реактора;
K39+n = K40 + 7,8 МэВ - в области r=(0,6 - 0,9)R высокой плотности реактора.
Аналогичные реакции можно записать для хлорного реактора:
Cl36+H = Ar36 + n - 0,073 МэВ
Cl35+n = Cl36 + 8,6 МэВ
Заметим, что в случае с хлором, реакция (p,n) эндотермическая. Это значит, что температура в центральной части хлорного реактора должна быть существенно выше, чтобы компенсировать потерю на самой реакции. Может быть, хлорный реактор вообще невозможен, и калий тогда остается единственным претендентом на топливо для Суперреактора.
За день в реакторе выгорает порядка 10 кг калия. Ерунда, тем более что сгорает распространенный изотоп K39. Но при этом одновременно ежедневно сгорает и восстанавливается такая же порция K40. Если допустить что каждый сотый нейтрон не доходит до своей цели, а его целью является К39 (распадается, захватывается другими элементами Н, K40, прочими примесями, или уходит за пределы реактора), то каждый день из реактора уходит 100 грамм K40.
Имено для восполнения этих ежедневных 100 грамм K40 (или Cl36) необходимо иметь урановый реактор, через который прогоняется изотоп K39 (ИЛИ Cl35).
в случае калия, однако, вместо строительства соседнего уранового реактора можно использовать один из существующих способов разделения изотопов и выделять К40 из природной смеси калия.
ЗАПУСК РЕАКТОРА.
Разогреваем смесь до высоких температур одним из перечисленных способов: токи, излучения, потоком нейтронов от атомного реактора, наполнением смеси быстрораспадающимися радиоактивными веществами и т.п.
При этом вещество реактора становится тепловыделяющей средой. В тепловыделяющей среде давление становится зависимым от расстояния до центра. Минимум давления тепловыделяющей среды приходится на границу раздела этой среды и емкости, ее содержащей. При высоких температурах оголяется также центральная часть реактора.
Из-за перераспределения вещества в реакторе давление в области максимума растет, а у оболочки падает. Отбираем тепло от оболочки и производим подкачку реактора топливом.
Давление в области максимума достигает значений порядка 10^10 атмосфер. Температура в области от r=0 до r=(2/3)R порядка 100 млн.К.
Давление у оболочки поддерживаем на уровне 10-100 атмосфер, температура у граница раздела стенка-топливо 1-2 тыс К.
Продолжаем нагревать топливо. Давление, концентрация частиц и температура в областях, соответствующих максимумам, продолжают расти, а у оболочки мы поддерживаем их постоянными. В некоторый момент начинается реакция в центральных высокотемпературных областях реактора
K40+H1 = Ca40 + n + 0.521МэВ.
Образующийся нейтрон покидает разреженную центральную область и в области максимальной плотности захватывается ядром K39, которое в результат этого превращается в ядро K40.
K39+n = K40+7,8 МэВ.
Сопутствующий нагрев прекращаем тогда, когда выделяющегося тепла от указанных выше реакций, будет достаточно для стабильного горения.
Далее реактор работает в стационарном режиме.
Мощность реактора регулируем долевым содержанием изотопа K40 в смеси.
Это способ медленного изменения мощности.
Быстрое изменение мощности (аварийный сброс) осуществляется путем открытия клапанов и сброса части топлива в резервные ответвления реактора.
Может возникнуть вопрос, а зачем брать калий, а не дейтерий.
Можно, только в последнем случае вы получите сверхгигантскую бомбу, которая разнесет не только гору, но и саму планету. Дейтерий, если пойдет в реакцию, то весь сразу. А в реакциях с катализатором мы можем регулировать интенсивность работы реактора, добавляя или уменьшая долю K40 в смеси.
ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ.
Если происходит землетрясение, нанесение ядерного удара по горе, в которой находится реактор, или непредвиденная авария самого реактора, то, если контсрукция реактора оказывается разрушенной,тоннели в горе закрываются автоматически, а топливо реактора растекается в зараннее приготовленные котлованы.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ РФ.
Этот проект может быть запатентован автором в течении шести месяцев с момента его публикации, то есть, с сегодняшнего дня. Заявка должна быть международной, а значит требует больших финансовых вложений от автора, но ничтожных для его государства. Лично мне особо ничего и не надо, особенно если учесть, какая бюрократическая волокита скрывается за тем, чтобы получить букет европейских патентов. Но вот нам россиянам надо бы подумать, о том стоит ли это патентовать. Пусть строят, и не платят нам нам (точнее нашим магнатам) за нефть и газ, или... Россиия сравнительно богатая страна, но это благодаря нефти и газу. Как вы думаете? Может пусть платят нашему государству хороший процент за лицензию... Но чтобы выдать лицензию, надо получить патент. Чтобы получить патент, надо доказать, что это работоспособно... и т.п., и т.д.
Цитата(Dark Energy @ 28.12.2007, 12:25) 
Программа:
Программа
Размер программы 250 кб.
В описанном процессе работы реактора я нигде не использую идеи, следующие из Эффекта Арки. Реактор будет работать как с учетом этого эффекта, так и без него. Работа реактора основана на идее о тепловых взаимодействиях. Эта идея независима от Эффекта Арки, хотя и получена при исследовании последнего.
При высоких температурах, графики для p, n, a, T в реакторе очень похожи на соответствующие графики для предсверхновых звезд. Эти графики вы можете посмотреть здесь:
с учетом эффекта арки,
и без него.
или получить самостоятельно на программе, предложенной выше.
Программа
Размер программы 250 кб.
В описанном процессе работы реактора я нигде не использую идеи, следующие из Эффекта Арки. Реактор будет работать как с учетом этого эффекта, так и без него. Работа реактора основана на идее о тепловых взаимодействиях. Эта идея независима от Эффекта Арки, хотя и получена при исследовании последнего.
При высоких температурах, графики для p, n, a, T в реакторе очень похожи на соответствующие графики для предсверхновых звезд. Эти графики вы можете посмотреть здесь:
с учетом эффекта арки,
и без него.
или получить самостоятельно на программе, предложенной выше.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.