4. Азотные циклы котельных и газотурбинных установок

После всего сказанного о паровой машине вряд ли целесообразно рассматривать азотные циклы, как более сложные. И тем не менее азотные циклы и реакции уже имеют место и значение как переходные, адаптированные к той энергетической технике, которая существует в настоящее время. Котельные и газотурбинные установки (КУ и ГТУ) объединяет то обстоятельство, что процессы горения топлива в горелочных устройствах котельных агрегатов и в камерах сгорания ГТУ протекают почти одинаково и при одинаковых параметрах. Поэтому речь может идти о разработке горелки на азотном (воздушном) топливе.

За аналог такой азотной горелки можно принять, например, цилиндр ДВС. В горелке, естественно, будет отсутствовать поршень, но все остальные обеспечивающие системы – инициирующие, каталитические и другие – должны быть в наличии. От них будет зависеть и конструкция горелки.

Можно назвать, по крайней мере, две отличающиеся конструкции горелок. Первый тип – пульсирующая, импульсная, горелка, в которой поступившая порция воздуха претерпевает азотную реакцию с выделением энергии и выводится за ее пределы, освобождая место следующей порции воздуха – топлива. Другой тип – постоянная горелка, в которой, как в обычных горелочных устройствах, процесс идет постоянно, не циклично. В таких горелках азотную реакцию можно инициировать, например, тлеющим разрядом в совокупности с постоянным или пульсирующим вакуумом (за счет разгона струи), пульсирующим электромагнитным полем или другими методами.

Во всяком случае, потребление тепловой энергии в условиях продолжительных и суровых зим России в 7 раз превосходит потребление электроэнергии. Поэтому важность работы котельных установок существующего типа на "даровом" топливе – воздухе, по крайней мере, в переходной период к новой энерготехнике, не вызывает не только сомнения, но даже требует усиленного внимания и активности к этой проблеме.

Принципу действия горелки аналогичен реактивный двигатель, в котором, например, воздушную среду разгоняют в дозвуковом или сверхзвуковом сопле, осуществляют ядерную реакцию по частичному расщеплению воздуха /23/, нагревая тем самым газ, и отводят его в атмосферу, создавая тягу. В настоящее время расход топлива полностью не исключен, но снижен до 2-х раз по сравнению с обычным реактивным двигателем.

5. Кавитационные энергоустановки (кэу)

5.1. Кавитация как возбудитель ядерной реакции

В предыдущей главе рассмотрели процессы и установки, работающие на естественном ядерном топливе – воздухе. Другим естественным ядерным топливом является вода. Механизм энерговыделения в воде – ФПВР – такой же, как и в газе. Специфической особенностью является то, что в отличие от газа, в воде исходные и конечные продукты реакции одинаковы:

.

Естественно, что вода, прошедшая ФПВР, "портится", так как атом кислорода испытывает дефект массы, который вследствие малости не влияет на химические свойства воды и восстанавливается в природных условиях.

Принцип действия многих типов работающих установок по получению энергии из воды основан на использовании режима кавитации. Кавитация как режим предкипения жидкости начинается при параметрах насыщенного пара, когда давление и температура строго соответствуют определенной зависимости друг от друга. Для подгонки давления под температуру применяют, как правило, дросселирование или разгон воды в струе. Типы кавитационных установок отличаются друг от друга именно устройствами, вызывающими кавитацию, но о них – ниже.

При кавитации вследствие превышения сейсмоударного воздействия над пределом прочности суперосциллятора воды /3/ последний разрушается на молекулы водяного пара (газа). Возникший пузырек пара по указанной причине все больше наполняется паром, постепенно растет, пока, всплывая, не попадет в более холодные условия, где происходит мгновенная конденсация пара, и пузырек схлопывается. Так происходит в режиме предкипения, а в режиме кипения, когда жидкость достаточно прогрета по всей толщине, пузырек продолжает (бурно) расти и разрывается, а весь пар переходит в паровую область над жидкостью. Рост пузырька происходит медленнее, чем его мгновенное схлопывание: пузырек как бы накачивается энергией, которая сразу реализуется при схлопывании, давая большую мощность этого процесса. В результате возникают большое давление (тысячи атмосфер) и высокая температура (тысячи градусов). В §8 части первой даны их максимальные значения:

; .

Пропорционально температуре растет частота колебаний осцилляторов – молекул воды и динамические нагрузки при взаимодействии (контактном и неконтактном – электродинамическом) с соседями. Нагрузки могут превышать прочность молекул, и тогда происходит их разрушение на атомы кислорода, водорода и электроны связи этих атомов. Более того, после схлопывания происходит обратный разлет молекул и атомов из центра схлопнутого пузырька, внутри которого возникает высокий вакуум и сильная нелинейность. Вот тогда-то активированные и нераспавшиеся ранее молекулы тоже распадаются, не выдерживая колоссальной разности давлений внутри и вне них.

Свободные электроны сразу вступают во взаимодействие с атомами, вырывая из них мелкие частицы – электрино. Электрино отдают свою кинетическую энергию в виде тепла воде, превращаются в тепловые фотоны и, частично, покидают воду и аппарат в целом, частично возвращаются в молекулы воды, уменьшая дефицит их массы. Поскольку все атомы плазмы в микрозоне схлопывания пузырька снова образуют , то никаких радиоизлучений в чистой воде не происходит. Ведь именно для этого применяют воду высокой чистоты (ВВЧ) на АЭС. Тем не менее, в воде при кавитации идет ядерная реакция, и это доказано прямыми измерениями. Однако для этого в воду пришлось вводить различные добавки, в том числе соли /11, 19/. Только при этом условии возникали β, γ и нейтронное излучение, фиксируемые измерительными приборами.

Тепловые фотоны, имея положительный электрический заряд, осаждаются на металлических стенках корпусов энергоустановок, обладающих избыточным отрицательным зарядом. При отсутствии заземления корпуса концентрация положительно заряженных частиц создает потенциал относительно "земли". Этот потенциал различен в различных кавитационных установках. Так в обычном электрочайнике в режиме предкипения – кавитации, когда чайник шумит, кавитация слабая и потенциал составляет милли- и микровольты. В установках электролиза воды потенциал между корпусом и "землей" в режиме кавитации составляет уже несколько Вольт. В дроссельных установках для испытания материалов на изнашивание при кавитации потенциал относительно "земли" достигает миллиона Вольт /4/.

Следует еще отметить, что затраты энергии на разрушение связей между атомами молекулы примерно на 7 порядков меньше энергии связи их элементарных частиц. Это – при полном распаде. Но даже и при частичном ФПВР энергия элементарных частиц существенно больше энергии связи атомов, тем более, что последняя возвращается обратно при рекомбинации атомов.

Механизм разрушения молекул тесно связан с механизмом увеличения энергии молекул. В чем заключается механизм увеличения энергии и как это происходит, до сих пор не ясно, так как традиционная трактовка повышением параметров (температура, давление) ничего не объясняет. При постоянной массе молекулы увеличение энергии ее движения внутри собственной глобулы может происходить только за счет увеличения скорости. При этом могут быть два случая: 1) при наличии соседних молекул, не дающих возможности увеличить сразу размер глобулы, увеличение скорости приводит к увеличению частоты колебаний молекулы как осциллятора; 2) при внезапном разрежении (уменьшение концентрации – числа молекул в единице объема) увеличивается размер глобулы и пробег молекулы, что при постоянной частоте равносильно увеличению скорости.

Все возбуждающие – подводящие энергию воздействия логично разделить условно на механические (молекулярный уровень воздействия) и излучающие (уровень воздействия потоком элементарных частиц). Самым простым является нагревание, при котором увеличивается частота осцилляторов – молекул, и эта частота передается соседям путем электродинамического взаимодействия. При облучении частицами ускорение молекул достигается прямыми ударами непосредственным контактом и неконтактным – электродинамическим способом, а также – безударным контактным способом, при котором частицы осаждаются на молекулу и увеличивают ее массу, а, следовательно, и энергию. Чрезмерное повышение энергии и динамической нагрузки, превышающей предел прочности, приводит к разрушению молекулы.