Устройство для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую

Устройство для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: два блока преобразования , выполненные в виде расширяющегося сопла с двумя соединенными электродами, расположенными на входе и выходе сопла, и с токопроводящей оболочкой расположенной вдоль внешней поверхности сопла, соединены симметрично с магнитной ловушкой, с которой через плазмовод соединен нагреватель 1 зпф-лы, Зил

(is) ЯЯ (и) 2 (5Ц Н OI Л 45 60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарньпи знакам (21) 4323531/21 . (22) 02.>1S7 (46) 30.10.93 Ьоп Йа 39-40 (76) Макаев Григорий Иванович (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ (57) Сущность изобретения: два блока преобразования. выполненные в виде расширяющегося сопла с двумя соединенными электродами, расположенными на входе и выходе сопла, и с токопроводящей оболочкой расположенной вдоль внешней поверхности сопла, соединены симметрично с магнитной ловушкой, с которой через плазмовод соединен нагреватель. 1 з.пф-лы,З ил.

2002335

Изобретение относится к генераторам электрического тока, более конкретно к технике прямого преобразования термоядерной энергии в электрическую, и предназначается для применения на электрических станциях, а также на других технических устройствах.

Известно устройство для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Оно содержит нагреватель газа, соединенный с оболочкой расширяющегося сопла, выполненной из диэлектрического материала, на входе и выходе которого расположены соответственно входной и выходной электроды, соединенные между собой.

Вдоль наружной поверхности оболочки сопла размещена токопроводящая обкладка. выполненная из материала с высокой магнитной проницаемостью и снабженная клеммами для подключения внешней электрической нагрузки. Входной электрод устройства выполнен в виде термокатода и соединен с выходным. электродом через прерыватель и источник высокого напряжения.

Устройство для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую предназначено для работы от энергии нагретого до 3000 К и наэлектризованного газа, т.е, рабочее тело устройства не может превышать температуру, которую способны выдержать имеющиеся в промышленности жароупорные материалы, с которыми соприкасается рабочее тело — нагретый газ.

Целью изобретения является усовершенствование устройства для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую для непосредственного использования в качестве рабочего тела горячей, полностью ионизованной плазмы, температура которой достигает 10 -10 К, 8 9 для выработки электрической энергии.

Для достижения цели в устройство для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую при работе от энергии нагретого до 10 -10 К, полностью ионизован9 ного газа — плазмы, продукта термоядерного синтеза, т,е. когда нагревателем является термоядерный реактор, между нагревателем и расширяющимся соплом с обкладкой введена магнитная ловушi

Магнитная ловушка через отверстие в своей средней части соединена с нагревателем, термоядерным реактором, через магнитный плазмовод. Магнитное поле ловушки в средней части удлинено, вытянуто Flo вертикали и имеет форму эллипса в поперечном сечении. На боковых внешних сторонах магнитной ловушки расположены плоские электроды, создающие электрическое поле, 10 перекрещивающееся с магнитным. Плоские электроды соединены с полюсами источника напряжения через прерыватели.

Электроды на входе и выходе расширяющихся сопл соедйнены параллельно в блок в каждом из расширяющихся сопл и подключены к одному из полюсов источника высокого напряжения через переключатели. Электрический потенциал импульсов в каналах сопл чередуется попеременно с противоположным в каждом отдельном расширяющемся сопле с обкладкой на внешней поверхности. Импульсы электрических полей в каналах расширяющихся сопл и импульсы электрического поля в средней части

25 магнитной ловушки возбуждаются независимо и определяются разными параметрами.

На фиг.1 изображено устройство в разрезе; на фиг.2 — сечение средней части магнитной ловушки; на фиг.3 — сечение расширяющегося сопла с обкладкой.

Расширяющиеся сопла 1 справа и слева от оси с обкладками 2 (фиг.1 и 3), имеющими

35 разнополюсные клеммы 3, соединены с магнитной ловушкой 4, выполненной из диэлектрика, которая, в свою очередь, соединена с термоядерным реактором через магнитный плазмовод 5. На магнитной ловушке распо40 ложены кольцевые электромагниты 6 постоянного тока, такие же электромагниты 7 име.отся на плазмоводе, На стыках магнитной ловушки 4 с расширяющимися соплами

1 снаружи каналов расположены кольцевые электроды 8, соединенные каждый отдельно-параллельно с электродами 9 на выходе сопл. Оба электрода каждого сопла подключены к одному из полюсов источника высокого напряжения 20 кВ через переключатели. К выходным расширенным частям сопл примыкают холодильные камеры 10, соединенные трубопроводом 11 с вытяжным компрессором 12. На боковых сторонах магнитной ловушки 4 (фиг.2) расположены два плоских электрода 13, соединенных с полюсами источника напряжения

10 кВ через прерыватели, Устройство работает следующим образом.

2002335

Горячая плазма, т,е, полностью ионизованый газ гелий, плотностью 10 — 10 частиц газа в одном кубическом метре, температура которого равна 10 К, получена ная в термоядерном реакторе в результате синтеза дейтерия с тритием, с энергией 3„5

МэВ, приходящейся на каждую частицу, по плазмоводу поступает импульсами в магнитную ловушку, Электрическое поле; создаваемое электродами 13 и перекрещивающееся с магнитным полем ловушки, вызывает дрейф заряженных частиц плазмы вниз и таким образом позволяет заполнить магнитную ловушку горячей плазмой.

Заряженные частицы плазмы одного знака под воздействием импульсных, т.е, меняющихся во времени и по направлению, электрических полей. создаваемых блоками электродов в каналах расширяющихся сопл, также импульсами, прерывисто, порциями покидают ловушку, вылетая через конус сквозь магнитную пробку. При этом импульсные Электрические поля в противоположно расположенных расширяющихся соплах противоположны. Если через конус одной магнитной пробки вылетают отрицательные частицы, электроны, то через конус другой магнитной пробки уходят 30 положительные ионы. Электрические поля в каналах сопл меняются поочередно на противоположные, меняются по знаку соответственно с каждым импульсом уходящие через конус заряды. 35

Модулированный пучок, порция заря-. женных частиц, покидающий магнитную ловушку через конус в магнитной пробке, обладая .направленной по оси ловушки и канала расширяющегося сопла скоростью движения, создает в канале расширяющегося сопла импульсное круговое магнитное поле. возбуждающее ЭДС индукции в об45 входного и выходного электродов, соединенных между собой, и источника высокого напряжения, отличающееся тем, что, с целью использования в качестве рабочего тела i.oðq«åé полностью ионизованной

55 плазмы, введен дополнительный блок преобразования и магнитная ловушка из диэлектрического материала с перекрывающимися магнитным и электрическим полями, соедйненная симметрично через магнитные пробки с блоками преобФормула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В

ЭЛЕКТРИЧЕСКУН3, содержащее нагреватель газа, соединенный с блоком преобразования, выполненным в виде оболочки сопла переменного сечения из диэлектрического материала, вдоль наружной поверхности которой расположена токопроводящая обкладка, снабженная клеммами для подключения потребителя, кладке, к которой через клеммы подключается внешняя нагрузка, потребитель электрической энергии. Это круговое магнитное поле в канале сопла одновременно удерживает от рассеивания, сжимает в шнур, движущийся по каналу сопла модулированный пучок электрических зарядов одного знака, что не дает высокоэнергетическим частицам уйти на оболочку расширяющегося сопла.

Кинетическая направленная энергия заряженных частиц затрачивается в канале расширяющегося сопла на создание магнитного поля. На выходе сопла направленная кинетическая энергия частиц плазмы падает, уменьшается до уровня тепловой энергии газа. находящегося в холодильнике. Поступая в холодильник, заряженные частицы смешиваются с газом, в котором имеются частицы противоположного заряда предыдущего импульса, рекомбинируют, превращаясь в холодный газ гелий, откачиваемый компрессором.

Применение магнитной ловушки в устройстве для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую позволяет использовать в качестве рабочего тела горячую, полностью ионизованную плазму и преобразовать энергию термоядерного синтеза прямым путем, непосредственно кинетическую энергию плазмы, в электрическую энергию. Прямое преобразование термоядерной энергии в электрическую позволит избавиться от промежуточной теплопередающей среды, от дополнительных тепловых и механических потерь. Это упрощает производство электрической энергии, повышает

КПД используемой тепловой энергии с высокими термодинамическими параметрами, .7 (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1455930, кл. Н 01 .! 45/00, 1989, 2002335

° °

° ° разования, а с нагревателем - через магнитный плазмовод, состыкованный со средней частью ловушки.

2, Устройство по п.1, отличающееся тем, что входной и выходной электроды каждого блока преобразования соединены параллельно и подключены к источнику высокого напряжения через переключатели.

2002335

Составитель Г.Можаев

Техред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Редактор Т.Юрчикова

Заказ 3175

Тираж Подписное

НПО " Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101