Наши возможности




Высокотемпературная электрическая дуга

“В связи с получением в столбе электрической дуги весьма высоких температур (до 50000К, дуга Гердиена) возникает вопрос: каков предел достижимых здесь температур? Можно ли получить температуры, при которых могли бы идти термоядерные реакции в таком масштабе, чтобы можно было получить избыточную энергию и осуществить управляемый термоядерный генератор?” [1, с. 46]. Такой вопрос был поставлен еще 50 лет тому назад и тогда же на него был дан ответ: “… перспектива получения такого длительно горящего разряда не представляется обнадеживающей.” [1, с. 49].  В этой связи опишем теоретические основы и результаты экспериментальных исследований предложенной нами высокотемпературной электрической дуги в поперечном силовом поле, температура которой превышает указанную для дуги Гердиена и которая, таким образом, позволяет реализовать новые высокоэффективные технологии.

Напомним, и этому будем следовать, теория  - это система знаний, имеющая практическую ценность. Нет ничего практичней хорошей теории. Основным критерием научного уровня теории является ее практическая ценность. Что понимаешь, тем и владеешь. Принимаем во внимание также, что всякое точное знание можно получить только эмпирически. Не следует множить  причины при объяснении явления. Простейшее объяснение - самое лучшее. Признак истины - простота и ясность. Все это означает, что теория электрической дуги должна не  только объяснять это сложное физическое явление с точки зрения простой сути, но и описывать дугу как технологическое средство для известных и для новых применений и, скажем так, обладать предсказующей способностью. Современное состояние теории дуги далеко неполностью отвечает этим требованиям.

В этой связи отметим, что наиболее сложной для понимания и создания теории дуги оказалась простая суть этого явления, которая так и осталась незамеченной. Состоит она в том, что электрическая дуга является саморегулируемой  системой, а процессы саморегулирования обеспечивает собственное магнитное поле дуги. Поэтому, прежде всего необходимо описать законы такого саморегулирования в их совокупности, взаимосвязи и взаимозависимости. Это позволяет системно описать закономерности взаимодействия дуги с внешней средой, в частности, с поперечным силовым полем и, как следствие, не только объяснить протекающие в дуге процессы, которые ранее не получали объяснения (например, “обратное движение дуги в поперечном магнитном поле в вакууме”), но и управлять ее энергетическими, а, следовательно, и технологическими характеристиками, в том числе и ранее неизвестными, в самом широком диапазоне режимов, что позволяет рассматривать такую электрическую дугу как качественно новое технологическое средство для неизвестных ранее высокоэффективных применений, в частности, таких:

  1. Электрическая дуга в поперечном силовом поле по своим энергетическим характеристикам является уникальным источником энергии, который, единственный из известных, обеспечивает одновременное повышение температуры и давления плазмы (концентрации элементарных частиц, плотности) до самых высоких значений, а также ее одновременное удержание. Энергетические характеристики плазмы в столбе такой дуги, собственно, температура Т, число элементарных частиц n, давление плазмы  р   регулируются в самом широком диапазоне режимов и ограничиваются лишь возможностями применяемой техники (рабочим напряжением  источника питания  электрическим  током Uр  и динамическим давлением силового поля  Рд ), а собственное магнитное поле дуги удерживает плазму полученных энергетических характеристик. К тому же, что чрезвычайно важно, электрическая дуга является источником энергии, мощность которого регулируется в самом широком диапазоне (от сотен ватт до многих тысяч киловатт), что, в конечном счете, позволяет реализовать источник энергии уникальных технологических возможностей.

    Так, например, в столбе такой дуги создаются условия для синтеза химических элементов внешней среды и электродов соглано таблицы Менделеева слева направо. В этой связи достаточно оснований утверждать, что в столбе дуги представляется возможным получить и удерживать высокотемпературную плазму для управляемого термоядерного синтеза (УТС) и таким образом технологически осуществить процесс УТС, используя механизмы естественных связей и движений елементарных частиц. Напомним, что, согласно существующих представлений, “… главное объективное препятствие, которое стояло и до сих пор стоит на пути реализации УТС, заключается в том, что невозможно обеспечить одновременно и высокую температуру плазмы, и  высокую концентрацию частиц изотопов водорода в этой плазме (плотность плазмы) с тем, чтобы произошел синтез.” [Ялышев Ф.Х., 10.10.2010, www termoyadu.net].

  2. Электрическая дуга в поперечном силовом поле является высокоэффективным преобразователем энергии электрического поля в энергию собственного магнитного поля дуги. При этом в зоне действия такого магнитного поля предоставляется возможным осуществить, например, расщепление химических элементов внешней среды и электродов согласно таблицы Менделеева справа налево и таким образом преобразовать, например, воду в углеводороды.

    При этом как в первом случае (синтез химических элементов), так и во втором случае (расщепление химических элементов) за счет изменения условий и режимов горения дуги имеется возможность управлять этими процессами, обеспечивая необходимые или приемлемые формы таких преобразований.

  3. При протекании электрической дуги в поперечном силовом поле  энергетические характеристики катодного и анодного источников тепла на электродах регулируются  в самом широком диапазоне режимов, начиная от значений, характерных для обычных дуг, типа сварочных, достаточных для плавления металла, и кончая значениями, достаточными для тонкого размерного испарения любых токопроводящих материалов. Это позволяет реализовать самые разнообразные новые высокоэффективные технологии, в частности, размерную обработку металлов, различные способы  поверхностного упрочнения металлов, более эффективную  по сравнению с известной подводную резку металлов, плазменную резку металлов при отсутствии зоны термического влияния, получение металлических порошков, получение металлических суспензий, проведение химических реакций и др.
>>Читать полностью здесь<<
©Автор  –  В.И. Носуленко,  д.т.н., профессор Кировоградского национального технического университета
Designed by : Shelepko
Проверить тИЦ и PR