Результат интеллектуальной деятельности: СИРОТЫ ТЕРМОЯДЕРНОЕ ВЗРЫВНОЕ УСТРОЙСТВО

Термоядерное взрывное устройство относится к энергетике.

Известно взрывное устройство Сироты, зафиксированное патентом Украины Вибуховий пристрiй Сирота №66318. Особенность этого устройства в том, что оно выполнено из металла, имеющего уменьшенное количество электронного газа в кристаллической решетке, а внешняя поверхность его покрыта диэлектриком.

Взрывной потенциал этого устройства на несколько порядков превышает потенциал тротила. Не останавливаясь на широчайшей возможности применения этого решения, приходится констатировать, что возможность использования его в сочетании с термоядерными взрывными устройствами нигде и никем не зафиксирована. Хотя такое сочетание создает принципиально новые и совершенно беспрецедентные результаты синергетического характера.

Известное термоядерное взрывное устройство, выполняемое в виде дейтериевой капсулы либо капсулы из дейтериево-тритиевой смеси, принято за прототип, разработку и исследование которой провели в США.

Есть управляемый термояд.

19.10.2010 newsland.ru.

Впервые в мире осуществлена управляемая термоядерная реакция и получен коэффициент мощности 30.

Устройство для управляемой термоядерной энергии National Ignition Facility (NIF) получило самую Престижную Премию 2010 года за лучший научный проект. Национальное управление ядерной безопасности (NNSA) и Ливерморская национальная лаборатория (LLNL) объявили, что Национальная Установка управляемой термоядерной реакции (NIF) недавно завершила свой первый интегрированный эксперимент по управлению термоядерной реакцией. В тесте лазерная система с 192 лазерными лучами запустила 1 мегаджоуль лазерной энергии в криогенную слоистую капсулу из дейтерия и трития, получив на выходе энергию с фактором тридцать (выделение больше затраты в тридцать раз). Теперь NIF начинает свою следующую фазу работы для того, чтобы достигнуть еще более высоких результатов по выходу энергии.

Установка имеет 30 м высоты и такого же диаметра, расположена в здании общей площадью с три футбольных поля. Она фокусирует 192 сверхмощных луча ультрафиолетового лазера на маленькой бериллиевой капсуле диаметров около 2 мм, содержащей тяжелые изотопы водорода. Огромные температуры и давление, создаваемые внутри капсулы с помощью такого воздействия, сравнимы с условиями в недрах звезд. При этом запускается реакция слияния ядер атомов водорода с образованием ядер гелия. Во время такого слияния выделяется огромное количество энергии, равное энергетическому эквиваленту дефекта массы.

Энергетический эффект такой реакции примерно в 100 раз превышает затраты на создание сверхмощного лазерного излучения.

Машина продолжает физическую идеологию, идущую от американской Шивы, в которой лазерные радиальные лучи создавали «особую точку», имитирующую равномерное давление со всех сторон в недрах звезды.

Фокусировкой лазерных лучей в NIF (что примерно можно перевести как Национальная программа управляемой термоядерной реакцией) во время короткого импульса к капсуле с топливом, находящимся в глубоком вакууме при температуре, близкой к абсолютному нулю, подводится от 1,8 до 4 мегаджоуля энергии. Другими словами, за время в одну 20-миллиардную секунды к капсуле подводится мощность в 500 триллионов ватт. Этой мощности должно оказаться достаточно, чтобы мгновенно испарить оболочку капсулы, повысить температуру до 100 млн. градусов и создать взрывную волну, сжимающую пары дейтерия и трития. При этом плотность атомов водорода превосходит плотность свинца в 100 раз. В этих условиях начинается дозированная реакция синтеза атомов водорода в атомы гелия. Осуществляется термоядерный микровзрыв водорода объемом меньше спичечной головки с выходом 20 МДж термоядерной энергии (20 МДж - эквивалент энергии, потребляемой двумя миллионами 100 ваттных ламп накаливания в течение одной секунды).

Машина способна подавать капсулы с ритмичностью нескольких капсул в час. Теперь вопрос о том, чтобы довести это количество до нескольких в секунду (для получения больших мощностей).

Сборка гигантской лазерной установки, позволяющей добиться самого мощного лазерного излучения на Земле, заняла 12 лет.

Значение этого события трудно переоценить. Разве что с появлением огня в жизни человека.

Еще немного - и газ, нефть и уголь перестанут быть энергетическими монополистами, а вместе с ними перестанут быть таковыми и политические силы, оседлавшие их…

Будем ждать перемен, и они - не за горами.

Автор: Володя Черномор (Федоров)

* Мощный рывок Запада в будущее. - Saturday, October 16, 2010 at 23:53:04

Однако восторг американских исследователей быстро угас, поскольку провести грандиозный баснословно дорогой эксперимент - это одно, а преодолеть бесконечное множество инженерно-технических проблем, решение которых позволило бы надеяться на промышленное осуществление этого решения, - это совершенно другая ситуация, повторяющая, в сущности, историю токамаков, когда блестящий теоретический замысел вот уже более шестидесяти лет остается погребенным под множеством инженерно-технических препятствий настолько непреодолимых, что крупнейшие светила мировой ядерной физики давно уже склоняются к тому, что токамаки - это тупик. Из которого не поможет выбраться и осуществляемый проект ИТЕР, требующий все больше материально-финансовых ресурсов, обещающий в очередной раз достижение желанной цели через несколько десятилетий, совершенно не гарантируя успешное завершение столь беспрецедентного эксперимента.

Приняв американский аналог в качестве прототипа, мы намерены освободить его от беспросветной перспективы, открывая путь к сказочным надеждам на термоядерный синтез, обозначенным теорией ядерной физики.

Технический результат достигается тем, что в термоядерном взрывном устройстве, включающем капсулу из дейтерия или смеси дейтерия и трития и любого иного термоядерного топлива, согласно изобретению капсула размещена внутри взрывного устройства, выполненного из металла с пониженным содержанием электронов, при этом в общей конструкции термоядерного устройства имеется прямолинейный канал, проходящий через капсулу. Прямолинейный канал может быть не сквозным через капсулу, имея в центре ее перегородку из материала самой капсулы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, представленным на двух фигурах.

Начнем с фигуры 1. Взрывное устройство включает термоядерную капсулу 1, состоящую из дейтерия либо из смеси дейтерия и трития. Капсула размещена внутри взрывного устройства Сироты 2. В общей системе устройства предлагаемого решения выполнен канал 3, проходящий сквозь капсулу 1. Смысл такого конструктивного решения поясняется фигурой 2, где представлено положение предлагаемого устройства в момент инициации взрыва термоядерной капсулы 1. Но в начале следует изложить технологию этой инициации, которая предполагает использование соответствующих ускорителей ядерных частиц. И при этом напомним (см. выше), что для инициации термоядерного взрыва прототипа - американской термоядерной горошины диаметром в пару миллиметров, пришлось соорудить вот что.

«Установка имеет 30 метров высоты и такого же диаметра, расположена в здании общей площадью с три футбольных поля. Она фокусирует 192 сверхмощных луча ультрафиолетового лазера на маленькой бериллиевой капсуле диаметром около 2 мм, содержащей тяжелые изотопы водорода.

Сборка гигантской лазерной установки, позволяющей добиться самого мощного лазерного излучения на Земле, заняла 12 лет».

Вся эта экспериментальная гигантомания, ценою в десяток миллиардов долларов, результативна лишь в том смысле, что данное направление управляемого термоядерного синтеза с самого начала осуществления доказывает совершенную его нежизненность для промышленной энергетики (как минимум в 21-м столетии), о чем достаточно сказано и написано учеными и специалистами высочайшего уровня. Т.е. по аналогии с токамаками, повторяется химерность теоретических мечтаний, разбивающихся о практическую их неосуществимость.

Мы же своим решением термоядерного взрывного устройства ликвидируем этот грандиозный научно-экспериментальный промах, не давая ему (на подобие токамаков) втягиваться в беспросветный и бесконечный по времени поиск того, что очевидно искать бессмысленно, о чем, повторимся, достаточно сказано и написано грандами термоядерной физики. Так вот, приводим информацию о технологии, которая самым эффективным образом вписывается в реализацию нашего решения, при его использовании в энергетике.

НАУКА И ЖИЗНЬ №1, 2000. ЭНЕРГИЯ ИЗ УСКОРИТЕЛЕЙ, к.т.н. Л. Жиляков, Институт высоких температур РАН, характеризуя схему установки для термоядерного синтеза в коллайдере.

Коллайдер представляет собой пару ускорителей, разгоняющих пучки ионов навстречу друг другу. При столкновении пучков происходит реакция с появлением новых частиц и выделением энергии. Если в ускорителях разогнать ионы дейтерия (D) и трития (Т), то при их взаимодействии пойдет реакция синтеза с образованием а-частиц - ядер гелия-4 (4Не), нейтронов (n) и энергии: D+Τ=4Не+n+17,6 МэВ на один акт взаимодействия. Выделяющееся в камере коллайдера тепло можно использовать традиционным способом - для испарения рабочего тела (например, воды) с получением пара высокого давления.

Важнейшее отличие метода встречных пучков от магнитного удержания в том, что размер ускорителя не играет принципиальной роли для достижения условий синтеза. Минимальный размер экспериментальной установки будет определяться только размерами источника ионов с требуемой энергией. А они невелики: источник ионов на несколько сот килоэлектронвольт, применяемый в промышленности (например, для ионной имплантации полупроводников), занимает площадь не более 10 м² и стоит несколько тысяч долларов. В «нулевом» эксперименте по ядерному синтезу размеры коллайдера (объема, где сталкиваются пучки) могут быть очень малы. Например, при его длине 2 см и диаметре 0,4 см ожидается выделение 25 Вт тепла, то есть удельная мощность установки оказывается 108 Вт/м³ (примерно как у двигателя внутреннего сгорания). Достижение таких параметров и будет означать физическое решение проблемы управляемого термоядерного синтеза. Получение требуемых мощностей - вопрос уже чисто технический. Рабочий объем реактора, скажем, может содержать необходимое количество коллайдеров - «термоядерных ТВЭЛов», тепловыделяющих элементов. Подобные предложения неоднократно высказывались в научной литературе, однако до исследований, к сожалению, дело так и не дошло. Между тем они предполагают простую экспериментальную проверку, причем на небольшом и недорогом лабораторном стенде. Многие физико-технические проблемы такого эксперимента уже решены. Оценки показывают, что затраты на проведение работ будут в 10-20 тысяч раз меньше, чем на любые другие исследования в этой области. А в случае удачи открывается возможность несравненно более простого решения проблемы управляемого термоядерного синтеза, чем это обещают все те направления, которые разрабатываются в настоящее время.

Вот же, мы показали научно-инженерные наработки, обеспечивающие реализуемость предлагаемого термоядерного взрывного устройства, инициация которого осуществляется именно ускорителями данного типа. В частности, на фигуре 2 показано, что наше устройство через подводящие каналы 4 и 5 имеет возможность соединения с коллайдером, направляющим ядра дейтерия и трития внутрь термоядерной капсулы 1. В результате столкновения этих ядер происходит инициирующая реакция 6 термоядерного синтеза, которая вызывает аналогичную реакцию в самой капсуле 1, что собственно и является главной целью создания нашего изобретения. При этом излишне напоминать, что каналы 4 и 5, представленные схематично, должны обладать всеми атрибутами элементов ускорителя, где осуществляется движение элементарных частиц. Прежде всего, это должный уровень вакуумирования и магнитного воздействия. Хотя последний фактор (магнитный), в нашем конкретном случае может и отсутствовать непосредственно на участке канала, примыкающего к предлагаемому взрывному устройству. Однако обоснованный ответ на этот вопрос следует получить в процессе соответствующих исследований. Но, все сказанное правомерно и имеет смысл при условии, что капсула 1 не потеряет свою целостность прежде, чем весь взрывной материал этой капсулы (Д или Д+Т) будет прореагирован. В противном случае, не только этого прореагирования не произойдет, но и не начнется сама реакция термоядерного синтеза в капсуле 1. Поэтому именно для предотвращения этого недопустимого развития событий, капсула 1 помещена внутри взрывного устройства Сироты (выполненного из металла с уменьшенным количеством электронов), которое не просто сохраняет ее целостность. Более важной задачей взрывного устройства Сироты является при сохранении целостности капсулы 1 обеспечение ее сжатия, синхронно с ее «воспламенением», инициирующим взрывом 6. Могла бы эта важнейшая функция взрывного устройства Сироты быть выполнена традиционной взрывчаткой типа тротила или чего-то иного? Мы не исследуем этот вопрос, но если бы даже такое было возможно, все взрывное устройство в предлагаемой постановке превратилось в неизмеримо более габаритную и тяжелую конструкцию, перечеркивающую смысл всего замысла предлагаемого изобретения, предполагающего максимальную его компактность. Поэтому, как уже отмечено в самом начале, взрывной потенциал взрывного устройства Сироты (патент Украины 66318) в сотни раз превышает тротил. Не говоря уже о том, что взрыв значительной массы тротила - это получение соответствующей массы взрывных газов, превращающих всю процедуру использования взрывного устройства в источник экологической проблемы, которую непонятно как можно было бы решить в промышленной энергетике. В нашем же случае, взрыв взрывного устройства Сироты - это сублимация металла, не создающая никаких вредных газов. Этот же металл, в процессе постоянного функционирования реактора, где происходит периодическое взрывание предлагаемого взрывного устройства, после определенного накопления его извлекается из реактора. Так что, мы получаем чистый термоядерный процесс как в радиоактивном смысле, так и химическом. Хотя о первом факторе еще придется кое-что добавить ниже. Ко всему выше сказанному необходимо добавить следующее.

Мы не фиксируем на представленном чертеже фактор, о котором пойдет речь. Поэтому, это возможность, предполагаемая теоретически, но которая должна быть проверена и исследована экспериментально. Имеется в виду вариант, где прямолинейный канал может быть не сквозным через капсулу 1, имея в центре ее перегородку из материала самой капсулы. Т.е. при наличии такой перегородки ядра дейтерия и трития будут бомбардировать не друг друга, а непосредственно центральную часть капсулы 1, состоящую из дейтерия или смеси дейтерия с тритием. Смысл этого варианта в том, что процесс столкновения требуемых ядер применяемых изотопов становится более надежным, хотя из ускорителя бомбардирующие ядра должны очевидно вылетать с большей скоростью. Что, однако, требует соответствующей проверки, и прежде всего экспериментальной. Целесообразность изложенного варианта основывается и на том, что при небольшой толщине указанной перегородки может сохраниться в значительной мере фактор встречного столкновения ядер дейтерия и трития, который усилится участием в этом столкновении и аналогичных ядер в указанной перегородке.

В целом же, изложенная конструктивная и добавляющая ее технологическая схема, требуют еще нескольких соображений, которые нет надобности фиксировать на представленном чертеже. Имеется в виду необходимость перекрытия канала 3 для предотвращения преждевременного выхода части энергии термоядерного взрыва как инициирующего, так и взрыва самой капсулы 1 за пределы предлагаемого взрывного устройства. Т.е. сразу же после срабатывания взрыва 6, в сущности, одновременно с ним, канал 3 должен быть перекрыт и отсечен от внешней среды. Мы не показываем это обстоятельство как конструктивно, так и технологически, считая, что возможных вариантов решения этой задачи может быть достаточно много, применяя и используя известные решения. Данное соображение требует также отметить, что принятая на чертеже шарообразная форма предлагаемого взрывного устройства не исключает другие варианты, например придание капсуле 1 и соответственно взрывному устройству Сироты 2 цилиндрической формы, с соответствующим закруглением их торцевых частей. Не исключено, что в этом случае решение проблемы перекрытия канала 3 будет наиболее целесообразным и эффективным. Но в любом случае, окончательный вывод может быть сделан в процессе соответствующих проработок и исследований.

Таким образом, мы объяснили принципиальную сущность предлагаемого решения. Что касается конкретизации его использования, это неограниченная тема, определяемая самой энергетикой, являющейся главным фактором и основой всей экономики во всех ее ипостасях. Однако мы еще к этой теме вернемся, представляя некоторые примеры наиболее рационального и эффективного применения нашего изобретения.

А пока напомним ранее сделанное утверждение, что приведенные исследования компактных ускорителей, образующих коллайдер, гарантируют осуществимость нашего взрывного устройства. В этой связи закономерен вопрос, почему же эти компактные коллайдеры нигде не применяются вот уже полтора десятилетия? Мы не нашли ответ в доступных источниках информации. Поэтому можем только предполагать, опираясь на всю проблематику термоядерной энергетики, поглощающей неимоверные материально-финансовые ресурсы в процессе ее проработки и исследования.

Так вот, общая ситуация такова, что, в подавляющем большинстве всех разработок и исследований, главное внимание уделяется перспективе крупномасштабности в решении проблемы управляемого термоядерного синтеза. Не говоря о гигантских вышеупомянутых исследованиях американцев с 2-миллиметровой горошиной и проповедующим гигантоманию международном проекте ИТЕР, дошло и до того, что появилась специальное направление, так называемой взрывной дейтериевой энергетики (ВДЭ).

Буквально в наши дни интернет сообщает. ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ТЕРМОЯДЕРНОГО ВЗРЫВА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Категория: Энергетика/Дата: 06.05.2013 Автор: kirya

В Российском физическом центре - ВНИИ технической физики (Снежинск, Челябинская область) - разработана уникальная взрывная дейтериевая термоядерная технология, позволяющая вырабатывать электро- и тепловую энергию, не имеющую себе равных по техническим, экономическим и экологическим показателям.

Благодаря этому, Россия имеет возможность через 5-6 лет решить энергетическую проблему. Причем не только в пределах своей территории, но и в мире. Так считает замдиректора Государственного центра маркетинговых исследований Республиканского исследовательского научно-консультационного центра экспертизы Андрей Лумпов.

По его словам, расчеты показывают, что экспериментальная установка стоимостью 800 млн. долларов способна вырабатывать 7 гигаватт/час. Промышленная установка стоимостью 3 млрд. долларов, по утверждению ученых, способна работать минимум 50 лет, вырабатывая 30 гигават/час, что эквивалентно работе 20-30 самых мощных ныне действующих АЭС, передает ′РИА-Новости′.

По утверждению Лумпова, в ближайшие годы Россия может обеспечить 2/3 мира электроэнергией по тарифу один цент за кВт. Первую установку, работающую по новой технологии, планируется построить в Челябинской области на ПО ′Маяк′.

Необходимо знать, эта тематика прорабатывается в Снежинске с 70-х годов прошлого столетия. Достаточно публикаций и обсуждений этого направления, так называемой взрывной дейтериевой энергетики (ВДЭ). Чтобы понятнее была суть дела, приводим информацию в одной из статей.

Доктор физико-математических наук Геннадий Алексеевич Иванов из ВНИ технической физики (г. Снежинск, бывший Челябинск-70), участник создания отечественного термоядерного оружия предложил остроумный вариант резкого ускорения работы по термоядерной энергетике. Пусть мы не умеем поддерживать медленное термоядерное горение или получать термоядерные вспышки с энерговыделением в граммы или килограммы тротилового эквивалента. Но производить термоядерные взрывы с энерговыделением в килотонны и десятки килотонн тротилового эквивалента мы умеем, и умеем хорошо - так вот, их и давайте использовать для целей энергетики! Для этого их нужно производить в неразрушаемых емкостях - котлах взрывного сгорания (КВС).

КВС - это громадная бочка из железобетона, облицованная изнутри сталью. КВС, способный выдерживать взрыв в 10 Кт тротилового эквивалента, имеет диаметр порядка 150 м, высоту - 200-300 и толщину железобетонной стенки 25 м. Толщина стальной облицовки - 20 см.

За несколько секунд до взрыва в рабочую камеру нагнетается теплоноситель - жидкий натрий. Его перекрывающиеся фонтаны образуют защитную завесу, смягчающую и размазывающую по времени действие ударной волны на стенки котла. При этом натрий нагревается и частично испаряется (а потом испарившийся - конденсируется, когда после взрыва внутренность котла орошается дождиком холодного натрия). Огромное давление ударной волны действует в течение ничтожно малых долей секунды. Если же его ″размазать″ во времени на пути от места взрыва до стенок взрывной камеры, то на них будет действовать уже не более 40 атм. Нагретый натрий запасается в тепловом аккумуляторе, и его хватает (с некоторым избытком) на несколько десятков минут работы энергоагрегата - до следующего взрыва. Если взрывать 10-килотонные заряды примерно раз в 25 мин, тепловая мощность энергоагрегата составит 25 ГВт (а электрическая - около 10 ГВт).

Проблем создания высоких температур и давлений снята тем, что термоядерная реакция инициируется взрывом уранового или плутониевого заряда. Поэтому топливом может служить недефицитный дейтерий. Соотношение мощности, выделяемой ураном (плутонием) и дейтерием - от 1:10 до 1:500 (1 условная единица мощности - от ядерного взрыва, 9-499 - от термоядерного).

В энергозаряд помещаются ядерный детонатор, дейтерий и воспроизводящий материал - уран-238 или торий, который, будучи облучен нейтронами, превратится в делящийся материал для новых детонаторов или для реакторного топлива. Из-за того что потоки нейтронов во взрыве гораздо плотнее, чем в любом реакторе, эффективность такого превращения значительно выше. Все что осталось от энергозаряда - несгоревшее топливо, продукты сгорания, распыленные конструкционные материалы и наработанный делящийся материал - оказывается растворено в жидком натрии, и из него придется все это выделять и возвращать в соответствующие циклы использования.

Чем привлекательна идея КВС? В ее осуществлении нет принципиальных проблем, срок разрешения которых заранее не поддается определению. Большая часть того, что нужно для КВС-электростанции, уже когда-то где-то кем-то делалось; по технологиям же, которые предстоит разработать, есть хороший задел. Далее, малая материалоемкость, причем в сравнении как с атомными реакторами, так и с угольными ТЭС. Наконец, малые затраты на топливо (делящихся материалов требуется гораздо меньше, чем на АЭС, эффективность и скорость их воспроизводства выше, а дейтерий поучается перегонкой простой воды). А безопасность? Энергозаряд будет собираться манипуляторами непосредственно во взрывной камере из двух частей, каждая из которых по отдельности является безобидной. Максимум, что может произойти нехорошего - это его взрыв в отсутствие натриевой защитной стенки в камере. По расчетам, в таком случае внутренняя стальная оболочка будет сильно повреждена, что сделает котел непригодным к дальнейшей эксплуатации, но утечки радиоактивных материалов наружу не произойдет.

Парадокс, но именно взрывное выделение энергии само по себе - гарантия безопасности. Если используется медленное выделение энергии, могут сложиться условия, при которых оно резко ускорится, - и установка пойдет вразнос, вплоть до взрыва; катастрофа на Чернобыльской АЭС - наглядный пример. Но, если взрывной режим - штатный, а выделение энергии уже при нормальной работе идет с максимально возможной скоростью, ускорять его некуда, и отклонения от расчетного режима возможны только в сторону уменьшения мощности. Что, естественно, никакой угрозы не представляет.

По расчетам Г.А. Иванова себестоимость энергии КВС, даже при сегодняшних ценах на органическое топливо, будет наименьшей. Ожидаемый срок окупаемости - от года до двух (и это не самая оптимистичная оценка). Электроэнергия от КВС может стать и выгодным экспортным товаром, а при большом масштабе ее производства - и основой благополучия экономики страны.

Дешевизна энергия КВС дает еще одно преимущество. Многие производства становятся нерентабельными при выполнении всех необходимых природоохранных мероприятий, поэтому от них отказываются. При дешевой же энергии природоохранные мероприятия будут неразорительны, что позволит выполнять их в достаточном (или, по крайней мере, большем, чем сейчас) объеме.

Базовым для энергетики будущим, по мнению сотрудников ВНИИТФ, МОЖЕТ СТАТЬ КВС 10/25 (первая цифра означает мощность одного энергозаряда в килотоннах тротилового эквивалента, вторая - снимаемую тепловую мощность в гигаваттах). Прорабатывался и эскизный проект КВС 50/100.

Критика разработанных в Снежинске КВС столь многочисленна и настолько резкая, что высказываться на этот счет нет никакой надобности, удосужившись началом данной фразы. Но одну из публикаций необходимо указать, поскольку в ней наиболее емко и содержательно представлен критический анализ этих КВС - Герман Лукашин.

НЕПРОФЕССИОНАЛИЗМ - как квалифицирующий системный признак пригодности, статья опубликована в апрельском номере за 2005 г. журнала «Атомная стратегия - XXI», которую можно найти и на сайте: http://www.proatom.ru/.

Ответ на критический анализ Германа Лукашина последовал в статье (интернет) - Взрывная дейтериевая энергетика - фантастика или реальность?

Л.И. Шибаршов, начальник отдела РФЯЦ ВНИИТФ, г. Снежинск.

Ответ на статью Г.М. Лукашина («АС» №16, апрель 2005 г.).

Без анализа этого ответа можем утверждать, что разработчики и инициаторы КВС не только не отказываются от идеи ВДЭ, но судя по информации, представленной в начале нашего описания, эта идея обретает все более реальные очертания, если в наши дни 2013 года сообщают (см. выше) - Первую установку, работающую по новой технологии, планируется построить в Челябинской области на ПО ′Маяк′. Не отрицая некоторые позитивы ВДЭ (разработчики КВС все же внесли определенные изменения в эти устройства, под влиянием критики Лукашина), считаем необходимым отметить одно из изменений, охарактеризованное в указанной статье Л.И. Шибаршева. В частности, указывается, что роль защиты и теплоносителя будет выполнять вода, причем без насосов, прямо за счет высвобождаемой энергии.

Взрыв испарит защитные фонтаны воды. Под действием большого перепада давления вода в виде пара будет подниматься по трубам к теплообменникам над камерой, конденсироваться на них и самотеком накапливаться в баках, откуда в момент следующего взрыва ее в виде фонтанов снова направят в камеру (к этому времени давление там стравится до атмосферного). По оценкам оптимальная температура воды составляет после взрыва 200°C (пар), до взрыва 30°C в фонтанах и 110°C у остатков пара в камере. Паровая стадия избавит от необходимости очищать циркулирующую воду, упростит периодическое извлечение со дна КВС образовавшихся во взрывах или не прореагировавших ядерных материалов, с целью их возврата в топливный цикл энергозарядов.

Представленная информация, совместно с вышеупомянутыми исследованиями американцев 2-миллиметровой термоядерной горошиной и международным проектом ИТЕР совершенно однозначно объясняют и отвечают на вопрос - почему не появился интерес к компактному коллайдеру, представленному в журнале НАУКА И ЖИЗНЬ №1, 2000. Кому нужна эта мелочь, при столь грандиозном размахе традиционных поисков управляемой термоядерной энергии? Хотя, не исключено и обратное, в том смысле, что ситуация не столь проста, а отсутствие должной информации не отражает истинного положения дел. Поэтому поиск и исследование минимизации термоядерных устройств идет в ведущих лабораториях мира. Вот один из этих примеров, имеющий непосредственное отношение к теме наших рассуждений.

2012-06-15 «Настольный» ускоритель частиц презентовали российские физики Москва, Февраль 17 (Новый Регион, Роман Сирховский) - Ученые из Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН) порадовали мировое научное сообщество новым открытием. Им удалось разработать метод ускорения ионов и электронов до высоких энергий с помощью сверхкоротких лазерных импульсов. Благодаря новому методу ускорения частиц, в некоторых случаях можно обойтись без гигантских электромагнитных ускорителей, сообщает пресс-служба института ФИАН. Возможности использования лазера для получения ускоренных пучков заряженных частиц группа ученных под руководством Валерия Быченкова начала изучать в начале 21 века. Тогда сотрудникам ФИАН удалось выяснить, что сверхкороткий лазерный импульс, направленный в твердую мишень, «выбивает» из нее ионы и электроны, разогнанные до около световых скоростей. При таком ускорении энергия частиц достигает десятков мегаэлектронвольт на нуклон. Полученные пучки частиц могут быть использованы в качестве инициаторов термоядерной реакции в установках инерциального управляемого термоядерного синтеза. Эксперименты русских ученых показали, что электроны могут ускоряться до энергий 1,5 гигаэлектронвольта на расстоянии всего лишь около сантиметра. При этом современные фемтосекундные лазерные установки достаточно компактны. Их можно запросто смонтировать на лабораторном столе.

Так что, имеем все основания утверждать, что мини-ускорители и коллайдеры, применительно к данному взрывному устройству, имеют максимальную вероятность и целесообразность быть использованными наиболее эффективным образом. Более того, именно данное изобретение предоставляет этим компактным термоядерным устройствам перспективу наиболее массового применения, каковым является применение промышленной энергетики.

Нельзя не сказать о следующем.

Много десятилетние поиски управляемого термоядерного синтеза зависят не только от решения непосредственно взрывного устройства, каковым является наше изобретение. Важнейшим фактором является использование любого взрывного устройства с обеспечением ожидаемого позитива термоядерного синтеза и устранением его негативов, от которых пока не удается избавиться. Речь о реакторе, где происходит непосредственно реакция термоядерного синтеза - будь то токамак, американская гигантская камера для 2-миллиметровой капсулы или еще более грандиозные КВС, разработанные в Снежинске. Все эти известные решения обладают рядом негативов, из которых наиболее существенным является разрушающее воздействие нейтронного облучения на сам реактор и на окружающее его оборудование. Поэтому данное взрывное устройство, в отличие от любых иных известных решений, может наиболее эффективно применяться в реакторах, где указанное разрушающее воздействие нейтронного облучения не только многократно снижается, но и практически может быть сведено к нулю. Имеется в виду решение по патенту Украины 72022 Сироти спосiб здiйснення вибуховоï реакцiï, в тому числi ядерноï або термоядерноï. Сущность этого решения состоит в том, что способ осуществления взрывной реакции, в том числе ядерной или термоядерной, путем периодического подрыва заряда внутри массивного металлического тела, размещенного внутри прочного герметичного корпуса, воспринимающего на себя и в себя созданную от взрыва заряда энергию, которую отводят из корпуса для ее должного использования. В результате подрыва заряда массивное металлическое тело расплавляется. Образовавшийся расплав металла в середине герметичного корпуса периодически выпускают из этого корпуса, освобождая его для следующего цикла взрывной реакции. Применительно для нашего взрывного устройства, кроме всех позитивов, зафиксированных патентом Украины 72022, возникает важнейший позитив, усиливающий эффективность этого устройства. Имеется в виду, что в варианте с решением патента 72022 предлагаемое взрывное устройство перед взрывом оказывается заключенным внутри массивного металлического тела, образующего своего рода прочную оболочку вокруг этого взрывного устройства. Поэтому (см. фигуру 1 и фигуру 2) при взрыве взрывного устройства Сироты 2 значительно возрастает возможность обжатия термоядерной капсулы 1 взрывной волной плазмы, образовавшейся при взрыве устройства 2. Возрастает именно потому, что движение этой плазмы ограничено в направлении от центра капсулы 1, вследствие чего энергия взрывной волны при взрыве устройства 2 в направлении к центру капсулы 1 существенно увеличивается, оказываясь в многократно более стесненной ситуации, чем если бы отсутствовал прочный корпус в виде массивного металлического тела из решения патента Украины 72022. К этому необходимо добавить, что представленный позитив использования предлагаемого взрывного устройства в сочетании с решением патента Украины 72022 не ограничивается сказанным, поэтому разработано решение, значительно повышающее позитивность в более широком комплексе выгод и преимуществ предлагаемых подходов осуществления термоядерного синтеза. Эта разработка оформлена самостоятельной заявкой на изобретение. Но и это не все, поскольку совершенно удивительные и беспрецедентные результаты осуществления термоядерного синтеза сопряжены не только с указанным патентом. Когда предлагаемое взрывное устройство применяется в реакторе в виде прочного корпуса, заполненного водой. Смысл этой беспрецедентности в том, чтобы не только обеспечить абсолютную защиту от нейтронного облучения, но и создать наиболее благоприятные условия само обеспечения технологии термоядерного синтеза термоядерным топливом, нарабатываемым здесь же на производстве термоядерной энергии. Это решение также оформлено самостоятельной заявкой на изобретение.

Таким образом, предлагаемое взрывное устройство, являющееся своеобразным развитием вышеуказанных отдельных решений, будучи применяемым в комплексе с этими же решениями, дает максимально эффективные результаты при осуществлении управляемого термоядерного синтеза. Кроме того, понятно, что это изобретение, основываясь не только на наших собственных разработках, но и базируется на фундаменте современной ядерной физики. Что, однако, не только не исключает, но и обязывает проведение необходимых разработок и исследований. Как обязательный атрибут любого нового серьезного дела. И это именно тот случай, поскольку нет ничего более важного и ответственного, чем надежное решение энергетики, которой посвящен 20-й век с активным продолжением этого направления в 21-м столетии.

Мы не анализировали специально возможность развития и применения предлагаемого изобретения с военной точки зрения. Поэтому совершенно не исключено, что такая возможность и даже необходимость могут появиться, тем более, что указанные ускорители и коллайдеры обладают уникальной компактностью. Более четкий ответ на этот вопрос могут дать будущие разработки и исследования, упомянутые выше.

В целом же, это изобретение, ориентированное на сочетание предлагаемого взрывного устройства с инициацией его ускорителями ядер, следует рассматривать не только, возможно даже не столько, с позиции мини-ускорителей, являющихся компактными малогабаритными устройствами. Крупные ускорители могут оказаться весьма приемлемыми для нашей постановки задачи, если создавать благоприятную ситуация для этого. Эта тема прорабатывается и будет представлена соответствующими заявками на изобретение.

И наконец, еще несколько соображений, которые нельзя оставить без внимания.

Было отмечено, что принятый прототип предусматривает разные виды термоядерного топлива, кроме наиболее известных - дейтерия, или смеси дейтерия с тритием. Из всех иных видов термоядерного топлива отдельное значение приобретает гелий-3, который обеспечивает чистую термоядерную реакцию не только в отношении радиоактивного фактора, но и абсолютно безнейтронный процесс. Известно, что американцы, в вышеупомянутых исследованиях термоядерной горошины, кроме дейтерия и трития, с беспрецедентной секретностью, под прикрытием дейтерия и трития, ведут поиски и исследования с гелием-3 (см. интернет 28.09.2005, В космос - на термоядерных микробомбах Валентин Анатольевич Белоконь - действительный член Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского, РАЕН и Академии исследований будущего.). Из-за этой секретности не известно, как мериканцы стремятся решить проблему гелия-3. Поэтому нет надобности особо что-то предполагать на этот счет, хотя не исключено, что эта суперсекретность окажется следующей многомиллиардной пустышкой. Но не можем не сказать о собственных подходах решения проблемы гелия-3, которые зафиксированы в одной из подготовленных заявок на изобретение, о которой было сказано выше. В объединении этих подходов с данным предлагаемым изобретением имеем все основания заявлять, что проблему гелия-3 решается Причем решается в земных условиях, устраняя фантастическую добычу гелия-3 на Луне. Дополнительное усиление этому утверждению придают результаты исследований на большом адронном коллайдере в Швейцарии, где была практически установлена возможность при столкновении ядер свинца получать температуру кварк-глюонной плазмы порядка 10 триллионов градусов (см. интернет В коллайдере стало жарче, чем в центре солнца). Немного раньше в США был получен аналогичный результат при столкновении ядер золота (на ускорителе RHIC в Брухейнвенской национальной лаборатории), но с температурой меньше - в пределах 4-х триллионов градусов (см. интернет Конфайнмент и реальность кварков). Все это говорится для того, чтобы было понятно, что, в отличие от всего, что прорабатывается и исследуется в управляемом термоядерном синтезе, именно данное взрывное устройство наиболее целесообразно и эффективно позволяет использовать только что приведенную информацию. И если речь идет про использование капсулы 1 из гелия-3 (именно то, к чему в суперсекретном режиме рвутся американцы), мы обеспечиваем это использование наиболее целесообразным и эффективным образом, который становится еще более привлекательным при использовании указанных результатов по столкновению ядер тяжелых металлов. Это еще и к тому, что запуск реакции «Не3+Не3» требует температуры, в несколько раз большей, чем реакция «Д+Т». Может быть именно из-за этой досадности американцы мучаются со своей термоядерной горошиной из гелия-3. Даннное же устройство при использовании указанных коллайдеров обеспечивает решение этой проблемы с большим запасом, - причем, даже, если температурный режим будет обеспечиваться значительно меньшим уровнем, чем указанные показатели в триллионом измерении. Меньшим, понятно, - для того, чтобы можно было использовать ускоритель-коллайдер сообразных параметров, а не погружаться в излишний гигантизм. Так что, завершая описание данного изобретения, имеем все основания - дополнительно утверждать про внеконкурентные преимущества этого решения перед всем, что наработано в сфере управляемого термоядерного синтеза. А будущие проработки и исследования нашего изобретения позволят оптимизировать его с учетом всех обстоятельств, которые должны быть взвешены со всех точек зрения. И возможно, кроме вышеуказанных ядер свинца и золота, которые подлежат столкновению в коллайдере, будут выявлены иные варианты применения тяжелых металлов. Это же касается и будущей миссии крупных ускорителей-коллайдеров.

К соображениям об использовании коллайдеров с кварк-глюонной плазмой необходимо добавить следующее.

Это весьма дорогостоящие сооружения. Причем в известных вариантах создания таких коллайдеров они предназначены исключительно для научных целей. И фактически большую часть времени эти гигантские машины буквально простаивают, в ожидании следующей серии экспериментов. Наш же подход, в этой заявке, и в двух смежных заявках на данную тему (заявка №…, дата подачи 26.06.2013 Сироты способ осуществления взрывной реакции ядерной или термоядерной и заявка №…, дата подачи 26.06.2013 Сироты способ осуществления термоядерного синтеза) не только позволяет, но и стимулирует устройство коллайдеров таким образом, чтобы они являлись постоянно загруженными. Эта машина становится в буквальном смысле производственным энергетическим объектом, обеспечивающим тепловой энергией ТЭС (теплоэлектростанцию либо даже нескольких электростанций), вырабатывающих электроэнергию не только для научных исследований физиков, но и в целом для государственной энергосистемы. И эти ТЭС станут качественным скачком в электроэнергетике, к которому наука и инженерия стремились и продолжают стремиться вот уже почти столетия, возлагая надежды на сказочные перспективы термоядерного синтеза. Данным изобретением, в комплексе с вышеназванными решениями, не только позволяется достичь вышеуказанной цели, но и вознести термоядерную энергетику в качественно иное, несравнимо более эффективное деяние рук человеческих, о котором разработчики и исследователи токамаков всех видов, в том числе и прежде всего ИТЕР, не смели и не смеют даже помыслить. И эта энергетическая победа стала возможной потому, что, начиная с предыдущих решений термоядерного синтеза, мы не пытались перехитрить Природу, а наоборот использовали ее гениальность, подтверждая известный тезис о никчемности потуг человеческих перещеголять Творца.

Изложенные соображения также будут защищаться соответствующими заявками на изобретение, осуществляя системный подход в решении этой беспрецедентной задачи глобального масштаба.

В заключение отметим особо значимое обстоятельство.

Представленное на чертеже взрывное устройство 2 обозначено фамилией автора Сироты. Но, с учетом всего изложенного, необходимо уточнить смысл этого обозначения. Взрывное устройство Сироты являет собой решение, официально зафиксированное и разъясненное вышеупомянутым патентом Украины 66318. Однако, в случае выхода на уровень кварк-глюонной плазмы, т.е. при осуществлении качественно иного термоядерного процесса, вполне возможна ситуация, когда не будет надобности во взрывном устройстве Сироты. Надобности в том смысле, который обозначен патентом Украины 66318. Речь о том, что при термоядерной кварк-глюонной реакции, создающей температуру во многие триллионы градусов, вполне очевидно - показанное на чертеже тело 2, выполненное из любого металла, не согласующимся с патентом Украины 66318, так вот такое тело само по себе будет являться взрывным устройством, поскольку указанный температурный режим кварк-глюонной реакции сам создаст взрывной характер разрушения тела 2. Причем характер, в энергетическом отношении неизмеримо превышает мощность взрывного устройства 2, выполненного по патенту Украины 66318, поэтому считаем необходимым оставить в формуле изобретения представленную ее редакцию, понимая при этом, что принципиальный смысл понятия Взрывное устройство Сироты сохраняется, но с иной физической сутью взрывного процесса.

Изложенные соображения предлагают разные варианты работы в целом предлагаемого взрывного устройства.

Первый - представлен непосредственно на чертеже в описании изобретения. С той лишь разницей, что вместо дейтерия и трития используется столкновение ядер свинца или иного тяжелого метала. Из чего следует, реакция образования кварк-глюонной плазмы служит запалом для осуществления традиционного термоядерного синтеза типа Д+Д либо Д+Т. Ясно также, что для этого варианта нет надобности в создании гигантского коллайдера. Хотя совершенно очевидно, что в любом случае это сооружение легковесным не будет. Но естественно, что для функции запала традиционной термоядерной реакции коллайдер будет многократ более осуществимым делом - при соответствующем уменьшении расхода материально-финансовых ресурсов. В этом варианте, конечно же остается открытым вопрос о возможности проведения научных исследований на таком коллайдере. Но если смотреть “в корень” решения промышленно-произодственной энергетической проблемы, то данный вопрос вообще нет надобности (во всяком случае, на данном этапе) принимать во внимание. Полагая, что компактный, требуемой мощности коллайдер, целевым порядком становится неотъемлемой составляющей вышеуказанных ТЭС, предназначенных для общей государственной энергосистемы, либо локального, крупного производственного или социально-экономического региона.

Второй случай можно предполагать, как более серьезную задачу. Во всех смыслах предстоящих, новых научно-инженерных проблем и задач, решение которых требует значительно больших усилий. Имеется в виду, что (см. чертеж) предлагаемое взрывное устройство обойдется без капсулы 1 из дейтерия или смеси дейтерия и трития, поскольку тепловая энергия для выполнения требуемого взрывного потенциала полностью будет обеспечиваться энергией, возникающей кварк-глюонной плазмы, при столкновении ядер свинца или иного плотного металла. В этой связи возникает вопрос - подпадает ли данный вариант под предлагаемую формулу термоядерного взрывного устройства?

Совершенно ясно, что могут возникать и иные вопросы на этот счет. Однако это перспектива предстоящих исследований как теоретических, так и обязательных экспериментальных, которые не только обозначат комплекс этих вопросов, но и выявят новые условия для более четкой и осмысленной постановки и решения данной проблемы. А пока, оставляем формулу изобретения в представленном виде. Полагая, что в случае начала реального исследования этой проблемы в целом и конкретно поставленного выше вопроса, упомянутая капсула из дейтерия или дейтерия и трития вырождается в нуль, оставляя всю энергетическую работу кварк-глюонной плазме.