RU2002335C1 - Equipment for direct conversion of thermal energy to electric power - Google Patents
Equipment for direct conversion of thermal energy to electric powerInfo
- Publication number
- RU2002335C1 RU2002335C1 SU4323531A RU2002335C1 RU 2002335 C1 RU2002335 C1 RU 2002335C1 SU 4323531 A SU4323531 A SU 4323531A RU 2002335 C1 RU2002335 C1 RU 2002335C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- trap
- nozzle
- thermal energy
- direct conversion
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000010584 magnetic trap Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 5
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Сущность изобретени : два блока преобразовани , выполненные в виде расшир ющегос сопла с двум соединенными электродами, расположенными на входе и выходе сопла, и с токопровод щей оболочкой расположенной вдоль внешней поверхности сопла, соединены симметрично с магнитной ловушкой, с которой через плазмовод соединен нагреватель 1 зпф-лы, ЗилSUMMARY OF THE INVENTION: Two conversion units, made in the form of an expanding nozzle with two connected electrodes located at the nozzle inlet and outlet, and with a conductive sheath located along the outer surface of the nozzle, are connected symmetrically to a magnetic trap, to which 1 zpf heater is connected through a plasma duct -y, Zil
Description
Изобретение относитс к генераторам электрического тока, более конкретно к технике пр мого преобразовани термо дерной энергии в электрическую, и предназначаетс дл применени на электрических станци х, а также на других технических устройствах.The invention relates to electric current generators, and more particularly to a technique for directly converting thermonuclear energy into electrical energy, and is intended for use in power plants, as well as other technical devices.
Известно устройство дл пр мого преобразовани тепловой энергии в электрическую . Оно содержит нагреватель газа, соединенный с оболочкой расшир ющегос 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 токопровод ща обкладка, выполненна из материала с высокой магнитной проницаемостью и снабженна клеммами дл подключени внешней электрической нагрузки. Входной электрод устройства выполнен в виде термокатодэ и соединен с выходным электродом через прерыватель и источник высокого напр жени .A device is known for directly converting thermal energy into electrical energy. It comprises a gas heater connected to the shell of the expanding nozzle; made of dielectric material, at the input and output of which are located the input and output electrodes, respectively, interconnected. A conductive plate made of a material with high magnetic permeability and provided with terminals for connecting an external electrical load is placed along the outer surface of the nozzle shell. The input electrode of the device is made in the form of a thermal cathode and is connected to the output electrode through a chopper and a high voltage source.
Устройство дл пр мого преобразовани тепловой энергии в электрическую предназначено дл работы от энергии нагретого до 3000 К и наэлектризованного газа , т.е. рабочее тело устройства не может превышать температуру, которую способны выдержать имеющиес в промышленности жароупорные материалы, с которыми соприкасаетс рабочее тело - нагретый газ.The device for the direct conversion of thermal energy into electrical energy is designed to operate from energies of heated up to 3000 K and electrified gas, i.e. the working fluid of the device cannot exceed the temperature which the heat-resistant materials available in the industry are capable of withstanding, with which the working fluid, the heated gas, is in contact.
Целью изобретени вл етс усовершенствование устройства дл пр мого преобразовани тепловой энергии в электрическую дл непосредственного использовани в качестве рабочего тела гор чей , полностью ионизованной плазмы,The aim of the invention is to improve the device for the direct conversion of thermal energy into electrical energy for direct use as a working fluid of hot, fully ionized plasma,
ОQOq
температура которой достигает 10 -10 К, дл выработки электрической энергии.the temperature of which reaches 10 -10 K for generating electrical energy.
Дл достижени цели в устройство дл пр мого преобразовани тепловой энергии в электрическую при работе от энергии нагретого до 10 -109К, полностью ионизованного газа - плазмы, продукта термо дерного синтеза, т.е. когда нагревателем вл етс термо дерный реактор, между нагревателем и расшир ющимс со- пломс обкладкой введена магнитна ловушка , пробкотрон. Магнитна ловушка соединена с оболочкой расшир ющегос сопла со стороны магнитной пробки. При этом со стороны каждой магнитной пробки к магнитной ловушке присоединено по одному расшир ющемус соплу с обкладкой. Магнитна ловушка через отверстие в своейIn order to achieve the goal into a device for the direct conversion of thermal energy into electrical energy when operating from heated energy up to 10 -109 K, a fully ionized gas - plasma, a product of thermonuclear synthesis, i.e. when the heater is a thermonuclear reactor, a magnetic trap, a mirror cell, is introduced between the heater and the expanding collar. A magnetic trap is connected to the shell of the expanding nozzle on the side of the magnetic plug. At the same time, from each side of the magnetic plug to the magnetic trap, one expanding nozzle with a lining is connected. Magnetic trap through a hole in its
00
55
00
55
00
55
00
55
00
55
средней части соединена с нагревателем, термо дерным реактором, через магнитный плазмовод. Магнитное поле ловушки в средней части удлинено, выт нуто по вертикали и имеет форму эллипса в поперечном сечении , Набоковых внешних сторонах магнитной ловушки расположены плоские электроды, создающие электрическое поле, перекрещивающеес с магнитным. Плоские электроды соединены с полюсами источника напр жени через прерыватели.the middle part is connected to a heater, a thermonuclear reactor, through a magnetic plasma duct. The magnetic field of the trap in the middle part is elongated, elongated vertically and has the shape of an ellipse in cross section. On the side outer sides of the magnetic trap there are flat electrodes that create an electric field that intersects with the magnetic one. The flat electrodes are connected to the poles of the voltage source through breakers.
Электроды на входе и выходе расшир ющихс сопл соединены параллельно в блок в каждом из расшир ющихс сопл и подключены к одному из полюсов источника высокого напр жени через переключатели . Электрический потенциал импульсов в каналах сопл чередуетс попеременно с противоположным в каждом отдельном расшир ющемс сопле с обкладкой на внешней поверхности. Импульсы электрических полей в каналах расшир ющихс сопл и импульсы электрического пол в средней части магнитной ловушки возбуждаютс независимо и определ ютс разными параметрами .The electrodes at the inlet and outlet of the expanding nozzles are connected in parallel to a block in each of the expanding nozzles and are connected to one of the poles of the high voltage source via switches. The electric potential of the pulses in the channels of the nozzles alternates alternately with the opposite in each individual expanding nozzle with a lining on the outer surface. The electric field pulses in the channels of the expanding nozzles and the electric field pulses in the middle part of the magnetic trap are independently excited and are determined by different parameters.
На фиг.1 изображено устройство в разрезе; на фиг.2 - сечение средней части маг- нитной ловушки; на фиг.З - сечение расшир ющегос сопла с обкладкой.In Fig.1 shows a device in section; figure 2 is a cross section of the middle part of the magnetic trap; Fig. 3 is a sectional view of an expanding nozzle with a liner.
Расшир ющиес сопла 1 справа и слева от оси с обкладками 2 (фиг. 1 и 3), имеющими разнополюсные клеммы 3, соединены с магнитной ловушкой 4, выполненной из диэлектрика , котора , в свою,очередь, соединена с термо дерным реактором через магнитный плазмовод 5. На магнитной ловушке расположены кольцевые электромагниты 6 посто нною тока, такие же электромагниты 7 имеютс на плазмоводе. На стыках магнитной ловушки 4 с расшир ющимис 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 напр жени 20 кВ через переключатели. К выходным расширенным част м сопл примыкают холодильные камеры 10, соединенные трубопроводом 11с вы- т жным компрессором 12. На боковых сторонах магнитной ловушки 4 (фиг.2) расположены два плоских электрода 13, соединенных с полюсами источника напр жени 10 кВ через прерыватели.The expanding nozzles 1 to the right and left of the axis with shields 2 (Figs. 1 and 3) having opposite terminals 3 are connected to a magnetic trap 4 made of a dielectric, which, in turn, is connected to the thermonuclear reactor through a magnetic plasma duct 5. DC magnet electromagnets 6 are located on the magnetic trap; the same electromagnets 7 are located on the plasma duct. At the junctions of the magnetic trap 4 with the expanding nozzles 1, ring electrodes 8 are located outside the channels, each connected separately-in parallel with the electrodes 9 at the nozzle exit. Both electrodes of each nozzle are connected to one of the poles of a 20 kV high voltage source via switches. Cooling chambers 10 are connected to the outlet expanded parts of the nozzles, connected by a compressor 11 to the duct 11c. On the sides of the magnetic trap 4 (Fig. 2) there are two flat electrodes 13 connected to the poles of a 10 kV voltage source through breakers.
Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.
Гор ча плазма, т.е полностью ионизо- ваный газ гелий, плотностью 1020- 1021 частиц газ,а в одном кубическом метре, температура которого равна 10 К, полученна в термо дерном реакторе в результате синтеза дейтери с тритием, с энергией 3V5 МэВ, приход щейс на каждую частицу, по плазмоводу поступает импульсами в магнитную ловушку. Электрическое поле, создаваемое электродами 13 и перекрещивающеес с магнитным полем ловушки, вызывает дрейф зар женных частиц плазмы вниз и таким образом позвол ет заполнить магнитную ловушку гор чей плазмой.Hot plasma, i.e., completely ionized helium gas, with a density of 1020-1021 particles, gas, and in one cubic meter, whose temperature is 10 K, was obtained in a thermonuclear reactor as a result of the synthesis of deuterium with tritium, with an energy of 3V5 MeV, coming to each particle, it enters the magnetic trap by pulses into the magnetic trap. The electric field created by the electrodes 13 and intersecting with the magnetic field of the trap causes the charged plasma particles to drift downward and thus allows the magnetic trap to be filled with hot plasma.
Зар женные частицы плазмы одного знака под воздействием импульсных, т.е. мен ющихс во времени и по направлению, электрических полей, создаваемых блоками электродов в каналах расшир ющихс сопл, также импульсами, прерывисто, порци ми покидают ловушку, вылета через конус сквозь магнитную пробку. При этом импульсные электрические пол в противоположно расположенных расшир ющихс соплах противоположны. Если через конус одной магнитной пробки вылетают отрицательные частицы, электроны, то через конус другой магнитной пробки уход т положительные ионы. Электрические пол в каналах сопл мен ютс поочередно на противоположные , мен ютс по знаку соответственно с каждым импульсом уход щие через конус зар ды.The charged plasma particles of the same sign under the influence of pulsed, i.e. changing in time and direction, the electric fields generated by the blocks of electrodes in the channels of the expanding nozzles, also pulses, intermittently, in portions leave the trap, emitted through the cone through the magnetic plug. In this case, the pulsed electric fields in oppositely arranged expanding nozzles are opposite. If negative particles and electrons fly out through the cone of one magnetic plug, then positive ions escape through the cone of the other magnetic plug. The electric fields in the channels of the nozzles alternately opposite, alternate in sign with each pulse, passing through the cone of charge.
Модулированный пучок, порци зар женных частиц, покидающий магнитную ловушку через конус в магнитной пробке, облада направленной по оси ловушки и канала расшир ющегос сопла скоростью движени , создает в канале расшир ющегос сопла импульсное круговое магнитное поле, возбуждающее ЭДС индукции в обA modulated beam, a portion of charged particles leaving a magnetic trap through a cone in a magnetic plug, possessing a velocity of motion directed along the axis of the trap and the channel of the expanding nozzle, creates a pulsed circular magnetic field in the channel of the expanding nozzle, which excites the induction emf in
кладке, к которой через клеммы подключа етс внешн нагрузка, потребитель электрической энергии. Это круговое магнитное поле в канале сопла одновременно удерживает от рассеивани , сжимает в шнур, движущийс по каналу сопла модулированный пучок электрических зар дов одного знака, что не дает высокоэнергетическим частицам уйти на оболочку расшир ющегос сопла.masonry, to which an external load is connected via terminals, a consumer of electrical energy. This circular magnetic field in the nozzle channel simultaneously prevents scattering, compresses into a cord, a modulated beam of electrical charges of the same sign moving along the nozzle channel, which prevents high-energy particles from escaping to the shell of the expanding nozzle.
Кинетическа направленна энерги зар женных частиц затрачиваетс в канале расшир ющегос сопла на создание магнитного пол . На выходе сопла направленна кинетическа энерги частиц плазмы падает, уменьшаетс до уровн тепловой энергии газа, наход щегос в холодильнике . Поступа в холодильник, зар женные частицы смешиваютс с газом, в которомThe kinetic directed energy of the charged particles is expended in the channel of the expanding nozzle to create a magnetic field. At the nozzle exit, the directed kinetic energy of the plasma particles decreases, decreases to the level of thermal energy of the gas in the refrigerator. Upon entering the refrigerator, charged particles are mixed with a gas in which
имеютс частицы противоположного зар да предыдущего импульса, рекомбинируют, превраща сь в холодный газ гелий, откачиваемый компрессором.there are particles of the opposite charge of the previous pulse; they recombine, turning into cold gas the helium pumped out by the compressor.
Применение магнитной ловушки в устройстве дл пр мого преобразовани тепловой энергии в электрическую позвол ет использовать в качестве рабочего тела гор чую , полностью ионизованную плазму и преобразовать энергию термо дерного синтеза пр мым путем, непосредственно кинетическую энергию плазмы, в электрическую энергию. Пр мое преобразование термо дерной энергии в электрическую позволит избавитьс от промежуточной теплопередающей среды, от дополнительных тепловых и механических потерь. Это упрощает производство электрической энергии, повышает КПД используемой тепловой энергии с высокими термодинамическими параметрами.The use of a magnetic trap in a device for the direct conversion of thermal energy into electrical energy makes it possible to use hot, fully ionized plasma as a working fluid and directly convert thermonuclear fusion energy, directly the kinetic energy of the plasma, into electrical energy. Direct conversion of thermonuclear energy into electrical energy will make it possible to get rid of the intermediate heat transfer medium, and additional thermal and mechanical losses. This simplifies the production of electrical energy, increases the efficiency of the used thermal energy with high thermodynamic parameters.
(56) Авторское свидетельство СССР N 1455930, кл. Н 01 J 45/00, 1989.(56) Copyright certificate of the USSR N 1455930, cl. H 01 J 45/00, 1989.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4323531 RU2002335C1 (en) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | Equipment for direct conversion of thermal energy to electric power |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4323531 RU2002335C1 (en) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | Equipment for direct conversion of thermal energy to electric power |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002335C1 true RU2002335C1 (en) | 1993-10-30 |
Family
ID=21334454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4323531 RU2002335C1 (en) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | Equipment for direct conversion of thermal energy to electric power |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2002335C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2124781C1 (en) * | 1995-12-21 | 1999-01-10 | Маевский Владимир Александрович | Quasi-vacuum thermoelectronic heat-to- electricity converter |
| RU2124782C1 (en) * | 1996-07-05 | 1999-01-10 | Маевский Владимир Александрович | Thermoelectronic heat-to-electricity converter |
| RU2197054C1 (en) * | 2001-04-26 | 2003-01-20 | Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН | Thermoelectric generator (versions) |
-
1987
- 1987-11-02 RU SU4323531 patent/RU2002335C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2124781C1 (en) * | 1995-12-21 | 1999-01-10 | Маевский Владимир Александрович | Quasi-vacuum thermoelectronic heat-to- electricity converter |
| RU2124782C1 (en) * | 1996-07-05 | 1999-01-10 | Маевский Владимир Александрович | Thermoelectronic heat-to-electricity converter |
| RU2197054C1 (en) * | 2001-04-26 | 2003-01-20 | Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН | Thermoelectric generator (versions) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8090071B2 (en) | Apparatus for hot fusion of fusion-reactive gases | |
| US4233537A (en) | Multicusp plasma containment apparatus | |
| EP0876663B1 (en) | Apparatus for generating a plasma | |
| US8850809B2 (en) | Pulsed plasma engine and method | |
| US20080226011A1 (en) | Plasma Centrifuge Heat Engine Beam Fusion Reactor | |
| EA200601606A1 (en) | SYSTEM PLASMA ELECTRIC GENERATION OF ENERGY | |
| Hawley | Magnetohydrodynamic power generation | |
| US4691130A (en) | Process for the generation plasma and an MHD generator | |
| US3059149A (en) | Plasma accelerator | |
| US5773919A (en) | Electron spiral toroid | |
| CA1162333A (en) | Method and apparatus for generating and utilizing a compound plasma configuration | |
| US4323808A (en) | Laser excited thermionic electric converter | |
| RU2002335C1 (en) | Equipment for direct conversion of thermal energy to electric power | |
| CN121532567A (en) | Electron-air plasma propulsion | |
| WO1979001086A1 (en) | Magnetohydrodynamic method and apparatus for converting solar radiation to electrical energy | |
| Dubenkov et al. | Acceleration of Ta10+ ions produced by laser ion source in RFQ MAXILAC | |
| US3660700A (en) | Magnetohydrodynamic generator | |
| RU2110137C1 (en) | Ionized-turbulent plasma accumulator | |
| US4772816A (en) | Energy conversion system | |
| US3183403A (en) | Magneto hydrodynamic fluid accelerator and compressor | |
| KR102327641B1 (en) | Pulsed plasma engine and method | |
| US6603247B1 (en) | Energy storage and recovery system | |
| US20070237279A1 (en) | System and method for fusion power generation using very high electrical potential difference | |
| SU1455930A1 (en) | Apparatus for direct conversion of heat into electricity | |
| US3283183A (en) | Magnetohydrodynamic generating system |