冷核聚变发动机 Motorul cu fuziune nucleară la rece
冷核聚变水发动机一旦理解了其工作机制，一切都将显而易见。我将描述发动机的组件以及发动机内部的核聚变反应。发动机运行的秘密在于确保高温和同位素动力学的条件通过必要的爆炸，使氢同位素的粒子具有尽可能高的动能，以创造克服它们的电磁排斥并足够接近以允许核力量起作用并使核融合的前提。
"氢的最常见的同位素是质子，它由一个核中的质子和一个电子在电子壳中组成。在离子化合物中，它可以具有负电荷（称为氢化物，H-）或正电荷 H+（氢离子）。” 2H ，另一个稳定的氢同位素，也被称为氘。它的核中含有一个质子和一个中子。它不放射性，不是危险的污染源。富含氘的水也称为重水。氘及其化合物用作非放射性实验的基准和核磁共振波谱学过程中的溶剂。重水用作中子中和剂和核反应堆的冷却剂。氘也用作大规模核聚变的燃料。3H 也称为氚；它的核中含有一个质子和两个中子。它是放射性的，通过贝塔衰变从氦-3同位素产生，半衰期为12.32年。少量这种同位素分布在自然界中，它是宇宙射线与大气气体相互作用的结果；氚也在核试验期间释放。它还用于核聚变反应，以及用于同位素地球化学和自发光装置的研究和标记。氚还用于放射性标记，特别是在生物学、医学或地质学领域。氚的二氧化物也称为超重水。 氢是唯一一个其最常见同位素具有不同名称的元素。D 和 T（而不是 2H 和 3H）的符号用于氘和氚，IUPAC 接受这两种变体，但更倾向于使用 2H 和 3H。” 维基百科
α 和 β 辐射对人体有危害，处理氚水必须在安全条件下进行，管道必须是不锈钢的而不是橡胶的。在发动机内的爆炸将使温度达到摄氏 560 度，因此在高温下，粒子具有更高的动能，从而使它们能够克服静电排斥并足够接近以允许核力作用并使核融合。
在高温下，粒子具有更高的动能，从而使它们能够克服静电排斥并足够接近以允许核力作用并使核融合。
核燃料的主要组成部分是水。理想的燃料将是来自恰尔诺沃德核电站的氚水。
其中一个氢发生器可以使用被视为废物的核反应堆中的氚水和镓处理过的铝。氚水滴入此混合物将产生以下反应：
Al+Ga --> GaAl 2GaAl+6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 + 2Ga
在上述反应中，结果被提及为分子氢，但我提到它是离子氢，因为铝的组分中的氢氧根并不是通过吸引一个氢离子和一个氧离子而形成的，而是通过水分子的化学解离，其中分子被分解成氢离子和氢氧根。 我们可以注意到我们有一个镓元素，它可以完全回收。这种产品在氢反应器中沉淀在反应器底部。它将有一个分离器，通过其中的一个龙头可以回收。金属在 36°C 温度下是液态的。
当氚水（T₂O）滴入铝镓合金（GaAl）时，发生的反应取决于许多因素，包括铝的氧化状态以及是否存在催化剂。在镓的存在下，这种层可以被扰乱，从而允许反应发生。 在氚水的情况下，我们有一个氢的放射性同位素，这可能会影响反应的性质。氚（T）是氢的重同位素，可以发生贝塔衰变，转变成氦-3。氚水与镓铝合金之间的反应并不常见，并且需要特定的实验室条件来安全地进行研究，鉴于氚的放射性。 在假设的情况下，如果氚水与 GaAl 合金发生反应，则可能形成氢氧化铝和氢气，类似于铝和普通水之间的反应。此外，还可能会从氚的衰变中释放贝塔粒子。反应可以表示如下：
2 Al+6 T2O→2 Al(OH)3+3 T2
然后，氢气态的氚（T₂）可能会发生贝塔衰变：
T→3He+e−+νe
这是一个简化，没有考虑反应的所有复杂方面，包括动力学和确切的机制。此外，由于氚的放射性，处理氚需要特殊的预防措施。
一个简化的例子显示了在高压和高温条件下（例如 7 大气压和 560°C）计算氘和氚离子结合的概率的方法。 首先，我们必须考虑特定的氘（D）和氚（T）之间的核聚变反应：
D+T→4He+n+17.6 MeV
此反应释放了大量的能量，为 17.6 MeV，并且是通过核聚变产生能量的基本反应之一。
此反应发生的概率，也称为“反应速率”，取决于许多因素，包括粒子的动能和核聚变截面。在高温下，粒子具有更高的动能，从而使它们能够克服静电排斥并足够接近以允许核力作用并使核融合。
核聚变截面是两个粒子相互作用的概率的度量，也随着温度的升高而增加。为了计算反应速率，我们可以使用以下公式：
R=nD⋅nT⋅⟨σv⟩
其中：
(R) 是单位体积的反应速率。 (n_D) 和 (n_T) 是氘和氚离子的数密度。 要进行详细的计算，我们需要访问实验的特定数据，包括粒子的密度和给定温度和压力下的核聚变截面。这些计算是复杂的，并且需要对核物理学有高级了解，并且需要访问实验数据或理论模型。
希望这个例子能够提供关于如何处理核聚变条件下氘和氚离子结合概率的概述。
另一个燃料生成器来自水或氚化水的电解或氢氧化钾电解。分离的氢离子和氧离子将被产生，希望这些产生的离子不要被气泡化，以免像通常一样转化为分子。进气管道将需要冷却以防止电解液汽化。
电解槽将采用离子分离膜制造。
另一个产生离子的秘密是将电解贮槽与从电解槽排出离子的地方分开。通常，电解液贮槽也用于气泡化。我建议不要气泡化不稳定的离子，因为水可能会扰乱离子的静电平衡并转化为分子。
因此，在电解之后，我们将有氧离子和氢离子。
如果使用氚化水，则会产生氧离子和氚、氘和氢离子。
爆炸式阶梯发动机的描述如下：
该发动机基于氢离子的核聚变，因此它将被供应额外的氢离子，在正常的氧离子（比氢离子少）的爆炸反应中。
发动机将采用范克尔式设计，但转子将使用石墨制成以促进无油摩擦。在第一个转子中进入的是氧离子和氢离子的混合物，在旋转的第二步中发生火花和爆炸-这里可能会发生核聚变的可能性，在第三步中进行转移，蒸汽和剩余的氢离子以及在第一个转子中形成的氘和氚离子的可能性通过到达并在另一个平行的转子中。这第二个转子在第三步中，转移到第一个转子中的第一个转子被补充以氢和氧离子，然后旋转并到达第二步，其中发生火花和爆炸，包括第一个转子中形成的氘和氚离子。核聚变反应可能会发生在这个房间里。在第三步中，在两个氢离子室之间进行转移。根据发动机的需求强度来重复反应。该发动机的困难之处在于底部需要冷却室以确保蒸汽被回收，存在这样的可能性，即蒸汽可能是氚水，并且由于β辐射，水可能具有放射性，氢离子可以重新引入系统之间，有可能是不稳定的氚和氘离子。
启动发动机后，通过阀门系统，它不再需要额外的燃料，未参与反应的氢离子可以重新引入系统，并且收集的水可以用于电解。电解水的电能将是必要的能源。这种发动机应该进行测试，但谁会进行这样的测试呢？我相信只有中国，我将把它翻译成普通话并在那里推广。
与电动机连接，通过专业软件 CATIA、Autodesk Inventor 或即将推出的由人工智能辅助的 Autodesk 进行的软件设计，可以通过电动机来冷却蒸汽的方式。
Hidrogenul este singurul element care are nume diferite pentru izotopii săi cei mai răspândiți. Simbolurile D și T (în loc de 2H și 3H) sunt folosite pentru deuteriu și tritiu, IUPAC acceptă atât ambele variante, dar 2H și 3H sunt preferate." Wikipedia
În cazul apei tritiate, avem un izotop radioactiv al hidrogenului, care poate influența natura reacției. Tritiul (T) este un izotop greu al hidrogenului și poate suferi descompunere beta, transformându-se în heliu-3. Reacția dintre apa tritiată și aluminiu cu galiu nu este comună și ar necesita condiții specifice de laborator pentru a fi studiată în siguranță, dat fiind caracterul radioactiv al tritiului.
Într-un scenariu ipotetic, dacă apa tritiată ar reacționa cu aliajul GaAl, s-ar putea forma hidroxid de aluminiu și hidrogen gazos, similar cu reacția dintre aluminiu și apa obișnuită. În plus, ar putea exista și eliberare de particule beta din descompunerea tritiului. Reacția ar putea fi reprezentată astfel:
Apoi, tritiul gazos (T₂) ar putea suferi descompunere beta:
Aceasta este o simplificare și nu ia în considerare toate aspectele complexe ale reacției, inclusiv cinetica și mecanismul exact. În plus, manipularea tritiului necesită precauții speciale datorită radioactivității sale.
Pentru a începe, trebuie să ne gândim la reacția specifică de fuziune între deuteriu (D) și tritiu (T):
Această reacție eliberează o cantitate mare de energie, 17.6 MeV, și este una dintre reacțiile de bază studiate pentru producerea energiei prin fuziune nucleară.
Probabilitatea ca această reacție să aibă loc, cunoscută și sub numele de “rata de reacție”, depinde de mai mulți factori, inclusiv de energia cinetică a particulelor și de secțiunea transversală de fuziune. La temperaturi ridicate, particulele au energii cinetice mai mari, ceea ce le permite să depășească repulsia electrostatică și să se apropie suficient pentru a permite forțelor nucleare să acționeze și să fuzioneze nucleele.
Secțiunea transversală de fuziune, care este o măsură a probabilității ca două particule să interacționeze, crește de asemenea cu temperatura. Pentru a calcula rata de reacție, putem folosi formula:
Unde:
- ( R ) este rata de reacție per volum.
- ( n_D ) și ( n_T ) sunt densitățile numerice ale ionilor de deuteriu și tritiu.
Pentru a efectua un calcul detaliat, ar trebui să avem acces la date specifice experimentului, inclusiv densitățile particulelor și secțiunea transversală de fuziune la temperatura și presiunea dată. Aceste calcule sunt complexe și necesită cunoștințe avansate de fizică nucleară și acces la date experimentale sau modele teoretice.
Sper că acest exemplu oferă o imagine de ansamblu asupra modului în care s-ar aborda calculul probabilității de combinare a ionilor de deuteriu și tritiu în condiții de fuziune nucleară.
Un alt generator de combustibil este rezultat din electroliza apei sau a apei tritrate cu electrolit hidroxid de potasiu. Se va obtine separat ioni de hidrogen si oxigen, se doreste ca acesti ioni obtinuți să nu fie barbotati pentru a nu se transforma in molecule cum se realizeaza de obicei. Țevile pentru admisie vor trebui răcite pentru a nu fi transportat abur de electrolit.
Electrolizorul va fi realizat cu membrana separatoare de ioni.
Un alt secret pentru a avea ioni este ca rezervorul de electrolit să fie separat de locul din care ies ionii din electrolizor. De obicei era utilizat rezervorul de electrolit si pentru barbotare. Eu recomand să nu se barboteze ionii instabili deoarece pentru că apa poate perturba echilibrul electrostatic al ionului si sa se transforme in molecula .
Astfel în urma electrolizei vom avea ioni de oxigen si ioni de hidrogen
Daca se utilizează apă tritiată vom avea ioni de oxigen si ioni de tritiu , deuteriu și de hidrogen .
Descrierea motorului cu explozie în trepte este astfel:
Motorul se bazează pe fuziunea nucleară a ionilor de hidrogen astfel acesta va fi alimentat cu ioni de hidrogen ce vor fi suplimentari în reactia normală de detonare cu ioni de oxigen sărăciti (mai putini ioni de oxigen decât ionii de hidrogen)
Motorul va fi de tip vankel dar cu rotorul din grafit pirolitic pentru a favoriza frecarea fără ulei. In primul rotor intra la admisie amestecul de ioni de oxigen si hidrogen, in pasul 2 al rotatiei are loc scanteia si detonarea - aici exista probabilitatea realizarii fuziunii nucleare, in pasul 3 are loc transferul, evacuarea aburilor si ionilor de hidrogen rezultati unde exista probabilitatea formarii ionilor de deuteriu si tritiu rezultati catre celalalt rotor aflat in paralel. Acest al doilea rotor dupa preluare din pasul trei ajunge in pasul 1 unde este alimentat iar cu ioni de hidrogen si oxigen, se roteste si ajunge in pasul 2 unde are loc scanteia si explozia ionilor inclusiv a ionilor de deuteriu si tritiu formati in primul. Reacția de fuziune nucleară poate avea loc în această cameră. În pasul 3 are loc transferul intre camere cu al treilea si prima camera de ioni de hidrogen. Și reactia se repetă în același mod în funcție de cât de puternic se dorește a fi motorul. Dificultatea acestui motor este că in partea de jos trebuie asigurată racirea camerei astfel incat vaporii de apă sa se recupereze, existand probabilitatea ca aceasta sa apă sa fie apa tritiata si având radioactivitate beta iar ionii de hidrogen se pot reintroduce in sistem intre acestia fiind probabilitatea de a fi ioni instabili de tritiu si deuteriu.
Dupa startul motorului practic acesta prin sistem de supape nu mai are nevoie de combustibil suplimentar ionii de hidrogen ce nu intră in reacție pot fi reintroduși in circuit iar apa colectata poate fi reutilizata pentru electroliză. Energia electrica pentru generatorul de disociere a apei va fi necesara ca aport energetic. Acest motor ar trebui introdus in teste dar cine mai face pe lumea assemenea teste ? Cred că doar China , am sa-l traduc on mandarina si am sa-l promovez acolo.
Conectarea la un generator electric, modalitate de racire a aburului se poate face prin proiectare prin soft de specialitate CATIA , Autodesk Inventor sau în curând Autodesk asistat de inteligenta artificială.
Mai am cateva variatii inovative pe aceeasi tema deoarece motorul s-ar putea supraîncălzii. Este un motor rotativ tip Turbina Tesla, combinate cu un patent din Mexic, dar modificat pentru o mai mare eficienta, cu camera separata de detonare si iesire intrare cu valve de sens.
Valoarea de piata a unei astfel de solutii tehnice la cheie ca brevet de inventie si prototip este de 50 milioane euro.
Într-adevăr, pentru ca fuziunea nucleară să aibă loc, izotopii de hidrogen, cum ar fi tritiul și deuteriul, trebuie să depășească repulsia electromagnetică dintre nucleele lor pozitiv încărcate. Acest lucru necesită condiții extreme, cum ar fi temperaturi și presiuni foarte ridicate, care să le confere energii cinetice suficiente pentru a se apropia unul de altul. La temperaturi de aproximativ 560 de grade Celsius și sub o presiune de 7 atmosfere, particulele pot avea suficientă energie cinetică pentru a permite forțelor nucleare să acționeze și să fuzioneze nucleele.
Fuziunea deuteriu-tritiu este considerată cea mai promițătoare reacție de fuziune nucleară datorită randamentului energetic ridicat. Energiile rezultate din această reacție sunt de aproximativ 400 de ori mai mari decât energia necesară pentru a iniția fuziunea. Aceasta ar putea reprezenta o soluție energetică pe termen lung pentru planeta noastră, având avantajul de a fi sigură și nepoluant.
Pentru a calcula randamentul energetic al unei reacții de fuziune nucleară cu un amestec de izotopi de hidrogen și oxigen, putem folosi principiile fizicii nucleare și ecuațiile relevante. Presupunând că masele izotopilor sunt standard și cunoscute, putem utiliza ecuația echivalenței masă-energie a lui Einstein pentru a estima energia eliberată în timpul fuziunii:
unde:
- ( E ) este energia eliberată,
- ( \Delta m ) este diferența de masă între produsele de reacție și reactanți,
- ( c ) este viteza luminii în vid (aproximativ ( 3 \times 10^8 ) m/s).
Într-o reacție de fuziune deuteriu-tritiu, de exemplu, masa combinată a deuteriului și tritiului este mai mare decât masa heliului și a neutronului rezultat. Diferența de masă este transformată în energie conform ecuației lui Einstein.
Pentru a calcula randamentul energetic, trebuie să luăm în considerare și energia necesară pentru a menține condițiile de presiune și temperatură necesare fuziunii. Randamentul energetic net este energia eliberată minus energia investită pentru a susține reacția.
Dacă avem compoziția amestecului și condițiile de reacție, putem folosi ecuații suplimentare pentru a calcula secțiunea eficace și rata de reacție. De exemplu, pentru secțiunea eficace, putem folosi:
unde:
- ( \sigma(E) ) este secțiunea eficace la energia ( E ),
- ( S(E) ) este factorul astrofizic S,
- ( \eta ) este parametrul Sommerfeld, care este o măsură a influenței barierei Coulomb asupra reacției.
Aceste calcule sunt simplificate și nu iau în considerare toate complexitățile unei reacții de fuziune reală, dar oferă o bază pentru înțelegerea procesului și a randamentului energetic. Pentru calcule precise, ar fi necesar să se efectueze experimente controlate și să se utilizeze modele computerizate avansate. În practică, cercetătorii folosesc experimente și simulări pentru a optimiza condițiile de fuziune și pentru a maximiza randamentul energetic. Într-un mediu academic sau de cercetare, aceste calcule ar fi efectuate cu ajutorul unor instrumente sofisticate și a datelor experimentale.
Comments
Post a Comment