Энергоустановка для осуществления термохимического цикла преобразования тепловой энергии в химическую

ОП ИСА.Н И ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУц 749259 Союз Советских Социалистических Республикс присоединением за Гасударственный комите. Бтоллстень Хе 47описания 23.12.81 72) Авторы изобретения авьев и П. В. Романо 71) Заявитсл 54) ЭНЕРГОУСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ЦИКЛА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ХИМИЧЕСКУЮИзобретение относится к области термоядерной энергетики, Преимущественная область его применения - преобразование энергии взрыва в энергию химчески активных веществ для снабжения народного хозяйства в течение длительного времени вторичным топливом.Известны устройства плазмохимических установок, вклточающих генсратор плазмы, смеситсль плазмы и сырья, закалочное устройство 11. Недостатком известных энерго- установок является то, что для получения конечных продуктов требуется расходовать электрическую энергию, которую получают пз какого-либо другого вида энергии с коэффициентом преобразования меные единицы,Ближайшим к изобретению техническим решением является эпергоустановка для осушествления тсрмохимического цикла преобразования энергии в химическую, содержащая источник тепла, высокотемпературный химический реактор для проведения эндотермнческой реакции разложения вещества с высокой теплотой образования и средства для охлаждения и транспортировк продуктов реакции длч х дальнейшей переработки 2.Такая установка имеет огрантсрмической эффективности, св ограничением по максимально температуре цикла порядка 1000 К, которое обусловлено спецификой источника тепла, что сужает возможности выбора термохимичс ских циклов п вынуждает ооращятьсяк многоступенчатым циклам. Мцогоступснчатость существенно усложняет технологическую схему преобразования энерпш и приводит к дополнительному снижению 10 эффективности энергоустановкв связи сростом всевозможных потерь, обусловленных неидеальностью используемых процессов.Целью зобрстения является упроще ние н повышение эффективности прсобразования энергии путем уменьшения числа ступеней тсрмохимического цикла н увслпчения его максимальной температуры.Цель достигается тем, что в энергоус тановке для осуществления термохи мпчсского цикла преобразования тепловой энергии в химическую, содержащей сточник тепла, высокотемпературный хмпчсский реактор для проведения эцдотсрмичсской реакции разложения вещества с высокой теплотой образования и средства для охлаждения и транспортироьк продуктов реакции для х дальнейшей переряботк, источник тспла совмещен с высокотсмпс- ЗО ратурным химическим реактором и выпол4000 К 25 3нен в виде термоядерного реактора на мпкровзрывах с испаряющимся бланкетом, и,- готовленным пз вещества, подвергаемого разложению, а в тракт транспортировки продуктов реакции для дальнейшей переработки включен закалочный аппарат.С цельдо снижения тепловых потерь и улучдддеддие защиты стенок импульсного термоядерного реактора от теплового воздействия продуктов микровзрыва закалочный аппарат может быть совмещен в энергоустановке с реактором и въшолнен в виде набора инжекторов струй хладагспта, расположенных по поверхности рсактора.На чертеже изображена энергоуста. новка.Она содержит импульсный термоядер ный реактор 1 с испаряющимся блаикстом 2, окрудкадощддм термоядерную мишень 3, систему 4 инициирования микро- взрывов, тракт 5 транспортировки продуктов взрыва, закалочное устройс 1 во 6 смеси- тельного типа с трактом 7 подвода хлад- агента, включенное в тракт 5 либо совмещенное с реактором 1 н выполненное в виде набора инжекторов 8, блок 9 низкотемпературного технологического оборудования, включающий устройства для дальнейшей переработки продуктов взрыва и прочие элементы технологической схемы преобразования энергии, линию подачи 10 термоядерных мишеней с испаряющимися бланкетами в реактор 1, тракт 11 подвода расходуемого в термохимпческом цикле сырья и тракт 12 выдачи конечных продуктов термохимического цикла.Энергоустановка работает следующим образом. В импульсный термоядерный реактор 1 помещают испаряющийся бланкет 2, в котором имеется термоядерная мишень 3, поджигаемая системой 4 инициирования. Под действием тепловой энергии взрыва вещество испаряющегося бланкета 2 нагревается до высокой температуры и в нем происходит эндотермическая реакция разложения. Продукты этой реакции, или продукты взрыва, которые вытекают из реактора 1 через тракт 5, попадают в закалочное устройство 6, где они быстро охлаждаются путем смещения с хладагентом, поступающим по тракту 7. Затем охлажденные продукты взрыва поступадот в блок 9, где пх используют для получения конечных продуктов термохимического цикла, выдаваемых по тракту 12, В блоке 9 производится также рефабрикация термоядерных мишеней 3 и испаряющихся блан- кетов 2, подаваемых в реактор 1 по линии 10. Быстрое охлаждение продуктов взрыва может производиться непосредственно в импульсном термоядерном реакторе 1 путем впрыска хладагеддта через набор инжекторов 8. зо 35 40 45 50 55 50 65 Б качестве примера могут быть приведены возможные дтараметрд,д энергоустаповкп на базе ддмпульсного реактора для получения водорода путем разложения воды с помощью двухступенчатого термохимического цикла, состоящего пз следующих рея кддпй:СОг СО + 12 О (4000 К) СО + 110 - э. СО) + 11 (/00 К)Средняя тепловая модцпость 10 ГВт радиус реактора 15 м Давление в рсакторе послевзрыва ЗМГа Тсмддература в реакторепосле взрываМатериал испаряющегосябланкета СО -- твердый Радиус испаряющегосябланкета 1,1 м Масса испаряющегосябл анкета 8700 кг Состав продуктов взрывав реакторе (об. %) СО 51; СО в ;О - 16; О - 11Годовая производительностьпо водороду 700. 10 т Предложендде позволяет существенно повысить максимальную температуру термохимического цикла разложения веществ с большой теплотой образования (например, воды) и тем самым реализовать наиболее эффективные одно- и двухступенчатыс циклы преобразования тепловой энергии в химическую. Это создает предпосылки для широкого использования неограниченных ресурсов термоядерной энергии для удовлетворения потребностей народного хозяйства во вторичных энергоносителях и хддмддчески активных продуктах, таких, например, как водород, внедрение которых даст значительный экономический эффект,Формула изобретения1. Энергоустановка для осуществления термохимического цикла преобразования тепловой энергии в химическую, содержащая источник тепла, высокотемпературный химический реактор для проведения эндотермической реакции разложения вещества с высокой теплотой образования и средства для охлаждения и транспортировки продуктов реакции для их дальнейшей переработки, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и повышения эффективности преобразования энергии путем уменьшения числа ступеней термохимического цикла и увеличения его максимальной температуры, источник тепла совмещен с высокотемпературным химическим реактором и выполнен в виде импульсного термоядерного реактора на микровзрывах с испаряющимся бланкетом, изготовленным из вещества, подвергаемого разложению, а в тракт транспортировки продуктов реакции для дальнейшей переработки включен закалочный аппарат.Редактор И, Марголис Корректор Л, Орлова Заказ 8639 Изд. ЛЪ 627 Тираж 497 РИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 45Подписное Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлиспопкома 52. Энергоустановка по п, 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью снижения тепловых потерь и улучшения защиты стенок импульсного термоядерного реактора от теплового воздействия продуктов микро- взрыва, закалочный аппарат совмещен с реакторох 1 и выполнен в виде набора инжекторов струй хладагента, расположенных по поверхности реактора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Вурзель Ф, Б. и Полак Л. С, Химические процессы в плазме и плазменной струе (Обзор литературы). В кн.: Кинетика и термодинамика химических реакций в низкотемпературной плазме. М., Нау ка, 19 б 5, с. 238 - 251. 2. Полак Л. С. и Щипачев В, С. Вопросы оптимизации процесса получения окислов азота в плазменной струе, там же, 1 О с. 151 - 155 (прототип),