Холодный синтез при плазменном электролизе воды
Введение
Холодный ядерный синтез — первая гипотеза об источнике дополнительной энергии при обычном электролизе тяжелой воды. Авторами этой гипотезы являются американские электрохимики Флешман и Понс [1]. Они объявили об этом в 1989 году. С тех пор в разных странах проведено большое количество экспериментов по получению дополнительной энергии из воды [2], [3], [7], [8], [9], [10], [11], [12]. Мы продолжаем обсуждать эту проблему.
Рис. 1.
Схема плазмоэлектролитического генератора смеси газов: 1-крышка реактора; 3-корпус реактора; 6-катод; 9-анод; 11-дозатор раствора; -охладитель; 20-патрубок для выхода газов, 23-анемометр [6], [12].
Экспериментальная часть I
Для проверки этой гипотезы были проведены следующие эксперименты. Изготовлены два катода массой 18,10 г и 18,15 г из железа. Первый катод проработал 10 часов в растворе KOH, а второй проработал такое же время в растворе NaOH. Масса первого катода не изменилась, а второго уменьшилась на 0,02 грамма. Плазмоэлектролитический реактор работал при напряжении 220 Вольт и силе тока (0,5-1,0) Ампера (Рис. 1). При этом показатели расхода раствора и генерируемых газов оказались такими (Табл. 1).
Таблица 1 Результаты эксперимента
| Показатели | Расход воды, кг | Объём газов, м3 | Затраты энергии, кВт’ч/м3 |
| KOH | 0,272 | 8,75 | 0,28 |
| NaOH | 0,445 | 12,66 | 0,21 |
Известно, что из одного литра воды можно получить 1220л водорода и 620 л кислорода. Как видно (Табл. 1), количество газов, генерируемых плазмоэлектролитическим процессом, значительно больше, чем можно получить их из расходуемой воды [6]. Это дает основание считать, что источником этих газов являются не только молекулы воды, но и ядра щелочных металлов, а также ядра атомов материала катода. Для проверки этого факта и был проведен анализируемый эксперимент.
Известный японский ученый (соавтор этой статьи) Тадахико Мизуно, работающий в исследовательской лаборатории ядерных материалов, Университет Хоккайдо, Япония, любезно согласился провести химический анализ образцов катодов методом ядерной спектроскопии (EDX). Вот результаты его анализа. Содержание химических элементов на поверхности неработавшего катода оказалось следующим: (Табл. 2).
Таблица 2
Химический состав поверхности катода до работы в растворе
| Элемент | Fe |
| 99,90 |
На рабочей поверхности катода, работавшего в растворе KOH, появились новые химические элементы (Табл. 3).
Таблица 3
Химический состав поверхности катода, работавшего в растворе KOH
| Элемент | Si | K | Cr | Fe | Cu |
| % | 0,94 | 4,50 | 1,90 | 92,00 | 0,45 |
Химический состав поверхности катода, работавшего в растворе NaOH, оказался другим (Табл. 4).
Таблица 4 Химический состав поверхности катода, работавшего в растворе NaOH
| Элем. | Al | Si | Cl | K | Ca | Cr | Fe | Cu | |
| % | 1,10 | 0,55 | 0,20 | 0,60 | 0,40 | 1,60 | 94,00 | 0,65 |
Теоретическая часть
Многочисленные научные эксперименты показали, что при плазменном электролизе воды устойчиво генерируется до 50% дополнительной тепловой энергии. Это в свою очередь, имеет значительно меньшие результаты расчетов, следующих из уже существующих на сегодняшний день теорий холодного ядерного синтеза. Именно поэтому сегодня появилась необходимость проведения анализа энергетики процесса зарождения частиц при трансмутации ядер атомов [6].
Рассматривая модель электрона, нами было установлено, что он может существовать в свободном состоянии только при условии строго определенной для него электромагнитной массе [6]. Когда он соединяется с ядром атома, то часть его энергии излучается в виде фотонов, и за счет этого, его электромагнитная масса уменьшается. Однако, стабильность его состояния, тем не менее, при этом не ухудшается, оставаясь неизменной, так как энергия, унесенная фотоном, компенсируется энергией связи электрона с атомным ядром [6].
Когда температура окружающей среды повышается, то электрон начинает поглощать тепловые фотоны, переходя таким образом, на более высокие энергетические уровни атома, а связь с атомным ядром тем временем уменьшается. Когда электрон становится свободным, то в связь с атомом вступает только тогда, когда температура окружающей среды вновь понижается. Чем ниже становится температура, тем больше излучается электроном фотонов, а сам он опускается на более низкие энергетические уровни [6].
При условии, что электрон оказывается свободным в результате случайного внешнего воздействия на атом, а в окружающей среде он не находит необходимых ему фотонов для восстановления своей массы, то он немедленно начинает поглощать эфир из окружающей среды и восстанавливать, таким образом, свои константы: массу, заряд, магнитный момент, спин и радиус вращения. Устойчивое свободное состояние электрон может приобрести только в том случае, если восстановлены все его константы. [6].
Таким образом, получается, что, если между свободным состоянием электрона и состоянием его связи с атомным ядром будет происходить периодическая смена в результате случайных воздействий на атом, то электрон каждый раз будет восстанавливать свою электромагнитную массу за счет поглощения эфира из окружающей среды. То есть фактически он выполняет роль преобразователя энергии эфира в энергию тепловых фотонов.
Японские ученые-исследователи Охмори и Мизуно [4] зафиксировав нейтронное излучение при плазменном электролизе воды, сообщили миру о том, что источником этого излучения может быть не только атомно-ядерный процесс, но и процесс захвата электронов свободными протонами. Поскольку при плазмоэлектролитическом процессе водного электролиза генерируется водородная плазма, в которой могут существовать в свободном состоянии и протоны, то имеется вероятность процесса захвата этими частицами свободных электронов.
Известно, что масса покоя электрона me = 9,109534 10—31 кг , масса покоя протона mp = 1,6726485 -10—27 кг , а масса покоя нейтрона mn = 1,6749543 10—27кг . Разность между массой нейтрона и протона оказывается равной Amnp = 23,058 -10—31 кг
. Это составляет 23,058 10-31 /9,109 10—31 = 2,531 масс электрона. Таким образом, чтобы протон стал нейтроном, он должен захватить 2,531 электрона. Поскольку поглощается только целое число электронов, то возникает вопрос: куда девается остаток массы (3,0 — 2,531)me = 0,469meэлектрона? Современная физика нарушенный баланс масс в этом процессе объясняет просто: рождением нейтрино. Поскольку нейтрино не имеет заряда, то зарегистрировать его очень трудно. Если нейтрино уносит лишнюю массу или приносит недостающую, то не могут ли этот процесс выполнить сами элементарные частицы?
Поскольку фотоны могут излучать и поглощать только электроны, то протон, поглощающий электроны, не способен превращать остаток массы третьего электрона в фотон. Если электрон поглощается третьим и более половины своей массы отдает протону, для того, чтобы тот смог превратиться в нейтрон, то оставшаяся часть его массы, которая не имеет возможности стать фотоном, превращается в порцию эфира, которая «растворяется» и смешивается с эфиром окружающей среды. Доказательства этого процесса ученые уже предоставили: это отсутствие в составе плазмы фотона с массой, соответствующей той части массы третьего электрона, которую не поглотил протон при превращении в нейтрон. Рассчитать энергию такого фотона очень просто.
Для этого необходимо знать разность между массой нейтрона и протона, которая равняется Δmnp = 23,058 -10 31 кг . Если вычесть эту величину из массы трех электронов, то получим массу mF , из которой должен сформироваться фотон mF = 3me —Δmnp = 3 — 9,109534 -10—31 — 23,05810 —31 кг.
Если из этого остатка массы сформируется фотон, то его энергия будет равна
Eph= Amnp ■ C2 = 23,058-10-31 • (2,998-108)2 / 1,602 -10-19 = 1,294 • 10б eV (3)
Эта величина энергии соответствует рентгеновскому спектру, поэтому рождение каждого свободного нейтрона должно сопровождаться рождением одного рентгеновского фотона. Если происходит по-другому, то остается только два выхода: 1 — считать, что при рождении нейтрона, в рассматриваемом случае, из массы образовалось нейтрино и испарились безвозвратно; 2 — в рассматриваемом процессе отсутствовали условия для формирования фотонов и масса, не оформившись ни в какую частицу, «растворилась» в эфире. Какой вариант ближе к истине, ответить довольно сложно. Точного ответа на сегодняшний день еще нет, но известно, что японские исследователи зафиксировали при плазменном электролизе воды только нейтронное излучение с интенсивностью порядка 50000 нейтронов в секунду и не зафиксировали рентгеновское излучение. [4].
Если бы при этом процессе рождались рентгеновские фотоны, то это бы не повышало бы тепловую эффективность течения плазмоэлектролитического процесса, так как это не тепловые фотоны, которые излучаются и поглощаются при энергетических переходах электронов на самых удаленных от ядер атомов энергетических уровнях, где генерируются инфракрасные и близкие к ним из оптической области спектра фотоны с энергиями (0,001-3,3)eV (Табл. 5).
Таблица 5
| Диапазоны шкалы электромагнитных излучений | ||
| Диапазоны | Длина волны, м | Энергия, eV |
| 1. Низкочастотный | X» 107…104 | E »10-15…10-11 |
| 2. Радио | X» 104 10-1 | E »10-11…10-б |
| 3. Микооволновый | X» 10-1 10-4 | E »10-б…10-3 |
| 4. Реликтовый (макс) | X» 110-3 | E »1,2 -10-3 |
| 5. Инфракрасный | X» 10-4…7,7-10-7 | E »10-3…1,б 10-2 |
| 6. Световой | X» 7,7 10-7…3,8-10-7 | E »1,6 -10-2…3,27 |
| 7. Ультрафиолетовый | X» 3,8• 10-7…10-9 | E » 3,27… 1 • 102 |
| 8. Рентгеновский | X» 10-9. 10-12 | E »102…105 |
| 9. Гамма диапазон | X» 10-12…10-18 | E » 105…109 |
Из этого получается, что процессы синтеза нейтронов при плазменном электролизе воды не будут генерировать дополнительную тепловую энергию. Однако появление нейтронов в плазме будет способствовать тому, что в ней будут образовываться ядра дейтерия и, возможно, трития. Поскольку при этих процессах баланс масс почти не изменяется, то оснований ждать в итоге появления дополнительной энергии при формировании ядер дейтерия и трития нет. Однако она обязательно появляется при синтезе атомов дейтерия и трития, то есть атомов водорода.
Чтобы стать протоном, нейтрон должен излучить нечто с массой Δmnp 23,058 • 10-31кг. Переведем эту массу в энергию.
Eph= Δmnp ■ C2 = 23,058-10-31 • (2,998-108)2 / 1,602 *10-19 = 1,294 • 10б eV (3)
Эта энергия соответствует фотонам гамма диапазона, которые не относятся к тепловым фотонам, и поэтому этот процесс не дает дополнительной энергии. Таким образом, если при плазменном электролизе воды идет процесс рождения атомов гелия, то он должен сопровождаться гамма излучением. Если этого излучения нет, а атомы гелия все-таки образуются, то указанную порцию массы Δmnp уносит нейтрино или же эта масса, не имея возможности оформиться в фотон, «растворяется» в окружающем среде, переходя в эфирное состояние [6]. Поскольку рентгеновские фотоны и гамма фотоны не являются тепловыми, то процессы рождения нейтронов и протонов не дают в этом случае избыточной тепловой энергии.
Возможен и другой вариант прохождения этого процесса. Атомы щелочного металла, атакуя атомы катода, сами полностью разрушаются и разрушают следом атомы материала катода. Под понятием «полностью» при этом следует понимать такое состояние, когда разрушаются и атом, и его ядро. Тогда протоны, освободившиеся из разрушившихся ядер, начинают формировать атомы водорода. И тогда процесс синтеза атомов и молекул водорода генерируют дополнительную тепловую энергию [6].
Если провести предварительный анализ полученных данных (Табл. 2, 3, 4) с учетом моделей ядер атомов [6], то можно будет увидеть следующие результаты. Во-первых, железо является материалом катода, таким образом, ядра его атомов – это мишени ядер атомов щелочного металла калия (Табл. 3). Когда происходит трансмутация ядер железа (Рис. 2b), то образуются ядра атомов хрома (Рис. 2a) и ядра атомов меди (Рис. 2с) [6].
Посчитать, что при разрушении одного ядра атома калия и рождении одного ядра атома кремния образуется 5 свободных протонов и 6 свободных нейтронов, то есть 11 нуклонов, совсем не трудно.
a) Cr (24,28) b) Fe (26,28) c) Cu (29,34)
Рис. 2
При превращении ядра атома железа (Рис. 2b) в ядро атома хрома (Рис. 2а) освобождается два протона и два нейтрона, из которых может образоваться или два атома дейтерия, или один атом гелия. Если же нейтроны превратятся в протоны, то образуется четыре атома водорода.
Нетрудно видеть (Рис. 2), что ядро атома железа (Рис. 2b) должно потерять два верхних протона и два нейтрона для превращения в ядро атома хрома (рис. 2a).
Для образования ядра атома меди (Рис. 2с) из ядра атома железа требуется дополнительно 3 протона и 6 нейтронов, всего 9 нуклонов. Так как на поверхности катода (Табл. 3) атомов хрома, которые, как мы предполагаем, образовались из ядер атомов железа, почти в четыре раза больше, чем атомов меди, то в растворе, несомненно, присутствуют лишние протоны и нейтроны разрушенных ядер атомов железа, и мы можем определить их примерное относительное количество.
Допустим, четыре ядра атомов железа становятся ядрами атома хрома. Тогда общее количество свободных протонов и нейтронов (нуклонов) оказывается равным 16. Поскольку на каждые четыре атома хрома приходится один атом меди, то на формирование одного ядра атома меди расходуется 9 нуклонов, и 7 нуклонов остаются свободными.
Посмотрим, что образуется при разрушении ядра атома калия. Калий расположен в первой группе четвертого периода Периодической таблицы химических элементов. Его ядро содержит 19 протонов и 20 нейтронов (Рис. 3а) [6].
На рис. 3а видно слабое звено ядра атома калия [6]. Оно расположено в середине его осевых нейтронов. При трансмутации ядер атомов калия могут образоваться ядра атомов кислорода (Рис. 3b) и его изотопов, а также ядра атомов кремния (Рис. 3с).
Анализ структуры ядра атома калия (Рис. 3а) показывает, что оно является наиболее вероятным источником ядра атома кремния (Рис. 3b), атомы которого появляются на катоде (Табл. 3).
Нетрудно посчитать, что при разрушении одного ядра атома калия и рождении одного ядра атома кремния образуется 5 свободных протонов и 6 свободных нейтронов, то есть 11 нуклонов.
a) K (19,20) b) O (8,8) c) Si (14,14)
Рис. 3.
Схемы ядер атомов: а) калия, b) кислорода, с) кремния
Таким образом, трансмутация ядер атомов железа и атомов калия приводит к образованию свободных протонов и нейтронов. Однако протоны не могут существовать в свободном состоянии, поэтому из них рождаются атомы водорода. Если же положительно заряженные частицы соединяются с нейтронами, после тог, как ядра атомов железа и калия будут разрушены, то возможно образование дейтерия, трития и гелия.
Стоит обратить внимание на тот факт, что в материале катода отсутствуют атомы натрия. На катоде, работавшем в растворе KOH (Табл. 3), появились атомы калия, что вполне естественно. Но вопрос — почему атомы натрия отсутствуют на катоде, работавшем в растворе NaOH, остался. На сегодняшний день ответ только один: ядра атомов натрия полностью разрушаются при плазмоэлектролитическом процессе. При этом наличие калия на поверхности катода, работавшего в растворе NaOH, (Табл.4) можно объяснить также и нетщательной промывкой реактора после работы с раствором KOH.
a) Na (11,12) b) Al (13,14) c) Cl (17,18)
Рис. 4
Схемы ядер атомов: а) натрия, b) алюминия, с) хлора
Поскольку при разрушении ядра атома натрия появляются свободные протоны и нейтроны, то некоторые ядра этого элемента начинают достраиваться до ядер атомов алюминия (Рис. 4b), хлора (Рис. 4с) и кальция (Рис. 5). Если знать общее количество трансмутирующих ядер атомов железа, калия и натрия, и точный состав генерируемых газов при плазмоэлектролитическом процессе, то можно было бы определить ядра атомов, формирующихся из дополнительных нуклонов. Сейчас можно только предполагать, что протоны составляют большую часть новых ядер, то есть ядра атомов водорода. Этим и объясняется увеличенный объем газов, генерируемых при плазмоэлектролитическом процессе
Ca (20,20) Рис. 5.
Схема ядра атома кальция
То, что атомы натрия отсутствуют на поверхности (Табл. 4), означает, что ядра этого элемента, несомненно, разрушаются при плазмоэлектролитическом процессе. Поскольку относительное количество образующихся при этом атомов алюминия, хлора и кальция, оседающих на катоде, невелико, то раствор NaOH, генерирует больше газов, чем раствор KaOH (Табл. 1)
Проводя анализ приведенных выше таблиц, можно сказать, что трансмутация ядер железа, из которого изготовлены катоды, приводит в обоих случаях к тому, что образовываются атомы хрома и меди. Из разрушенных ядер натрия, как видно, образуется алюминий, хлор и кальций. У всех этих процессов есть одно общее свойство – это формирование свободных протонов и нейтронов.
Но, стоит заметить, что не все свободные протоны и нейтроны расходуются на формирование новых ядер атомов алюминия, хлора и кальция. Часть этих частиц идет на формирование атомов водорода. Таким образом, в каждом случае, происходит синтез атомов и молекул водорода. Проведенный анализ показал, что плазмоэлектролитический процесс извлекает из одного литра раствора не более 0,005 кг щелочного металла. То есть, можно сделать вывод о том, что если все нейтроны ядер атомов молекул воды и щелочных металлов перевести в протоны и образовать атомы и молекулы водорода, то образующийся объём газа будет значительно меньше зафиксированного в эксперименте (Табл. 1). Возник вопрос: откуда берутся дополнительные газы? Для поиска ответа на этот вопрос был поставлен другой эксперимент.
Экспериментальная часть II
Высокая температура плазмы формирует условия, при которых у катода идет комплекс различных процессов. Прежде всего, вода нагревается до кипения и испаряется. Одновременно часть молекул воды разрушается с выделением атомарного водорода, другая часть молекул воды формирует молекулы ортоводорода. Часть молекул воды разрушается полностью, и у катода выделяется вместе с водородом и кислород. Часть водорода вновь соединяется с кислородом, генерируя микровзрывы (шум) и образуя воду.
При плазменном электролизе воды выделяются водяной пар, водород и кислород одновременно. Если пар конденсировать, то выделится смесь газов. Для измерения скорости потока газов применялся как обычный, так и электронный анемометры. Диаметр электронного анемометра был равен внутреннему диаметру трубки для выхода газов (23, Рис. 1). Его показания регистрировались и обрабатывались компьютером. Эксперимент повторялся десятки раз, и каждый раз его показатели воспроизводились с небольшими отклонениями [11]. Однако мы не имели анализатора водорода, поэтому, полученные результаты не могли признать окончательными. Об этом мы предупреждали во всех изданиях книги «Вода — новый источник энергии» такой записью: «Мы пока воздержимся придать этим результатам официальный статус с надеждой получить необходимое финансирование и повторить их с полным набором необходимых приборов» [12, стр. 176].
В середине 2002 года небольшое финансирование поступило, что позволило изготовить новый реактор и приобрести некоторые измерительные приборы, в частности весы с пределом измерения до 600 г и точностью 0,02 г. Тщательная подготовка, позволила значительно увеличить длительность непрерывной работы реактора и зафиксировать расход раствора на получение газов.
Сложность работы с водородом заключается в том, что его смесь с воздухом (4-74)% или кислородом (4 — 94)% взрывоопасна, и этот факт многократно фиксировался при испытаниях, заставляя испытателей проявлять особую осторожность. Вторая сложность при измерении количества водорода, генерируемого плазмоэлектролитическим реактором, заключается в том, что его молекула имеет наименьшие размеры, поэтому легко проникает туда, где молекулы других веществ не проходят. Молекулярный водород легко диффундирует даже в металлы [39]. Один объем палладия, например, поглощает до 800 объемов водорода.
Известно, что из одного литра воды можно получить 1220 л водорода и 620 л кислорода. Количество газов, генерируемых плазмоэлектролитическим процессом значительно больше, чем можно получить их из расходуемой воды (Табл. 1). Что явилось веским основанием для поиска ошибки измерений. Для этого была использована схема измерения скорости потока газов и их количества (Рис. 6).
Рис. 6.
Схема измерения скорости газового потока и его объёма: 1- кран для переключения направления движения газового потока, 2 — анемометр, 3 — мерная ёмкость, 4 — ёмкость с водой
Результаты измерений оказались такими. Анемометр показал, что через него за 10 минут прошло 200 литров газовой смеси. В мерной ёмкости за это время оказалось около одного литра газов. Таким образом, измерение газового потока с помощью анемометра искажало результат в 200 раз.
Происходит это потому, что плазма разрушает молекулу воды на водород и кислород, и если эти газы контактируют с плазмой, то водород вновь соединяется с кислородом, и образуется вода. Шум, генерируемый плазмой, это микровзрывы водорода. Импульсы этих микровзрывов и увеличивают показания анемометра. С учетом изложенного, чем больше образовавшегося водорода сгорит в плазме, тем меньше его будет в парогазовой смеси. Следовательно, нужны такие режимы работы реактора, при которых количество сгоревшего водорода было бы минимально (Табл. 5).
ПРОТОКОЛ
испытаний первой модели низкоамперного электролизёра
Известно, что из 1 мл можно получить 1,22 л H2 + 0,62 л O2 = 1,84 л ( H2 + O2 )
Таблица 6 Результаты эксперимента
| Показатели | 1 | 2 | 3 | Сред. |
| 1-длительность эксперимента, час | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2-напряжение, В | 70 | 70 | 70 | 70 |
| 3-ток, А | 0,038 | 0,080 | 0,098 | 0,072 |
| 4 — мощность, Вт | 2,7 | 5,60 | 6,44 | 4,91 |
| 4-объём, израсходованного раствора, мл | 1,67 | 3,98 | 4,32 | 3,32 |
| 5-плотность раствора, кг/л | 1,04 | 1,04 | 1,04 | 1,04 |
| 6-объём, израсходованной воды, мл | 1,60 | 3,83 | 4,15 | 3,19 |
| 7-объём, полученной смеси газов, л | 2,95 | 7,06 | 7,85 | 5,95 |
| 6-объём, полученного водорода, л | 1,95 | 4,67 | 5,07 | 3,80 |
| 7-расход энергии на 1 литр водорода, Ватт-ч/литр | 1,38 | 1,20 | 1,27 | 1,28 |
| 8-расход энергии на 1м3 водорода, кВтч/м3 | 1,38 | 1,20 | 1,27 | 1,28 |
Заключение
При плазменном электролизе воды протекает трансмутация ядер атомов щелочных металлов и ядер атомов материала катода. Плазмоэлектролитический процесс открывает новые перспективы изучения материи на ядерном, атомарном и молекулярном уровнях. Низкоамперный электролиз воды — наиболее перспективный процесс уменьшения затрат энергии на получение водорода из воды.
Литература
1. M. Fleischmann, S. Pons and M. Hawkins. Electrochemically Induced Nuclear Fusion of Deiterium. J. Electroanal. Chem. 261, 301 (1989).
2. 73. ICCF — 7 ACCEPTED ABSTRACTS. Infinite Energy. V 4, Issue 20, p. 59…69.
3. Херольд Л. Фокс. Холодный ядерный синтез: сущность, проблемы, влияние на мир. Взгляд из США. Производственная группа «СВИТЭКС» М:. 1993, 180 с.
4. T. Ohmori, T. Mizuno. Strong Excess Energy Evolution, New Element Production, and Electromagnetic Wave and/or Neutron Emission in Light Water Electrolysis with a Tangsten Cathode. Infinite Energy. Issue 20, 1998. Pages 14-17.
5. T. Mizuno. Nuclear Transmutation: The reality of Cold Fusion. Infinite Energy Press. 1998. 151 pages.
6. Ph. Kanarev. Foundations of Physchemistry of Microworld. Krasnodar 2002. 330 pages. (In Russian and in English).
7. Kenneth R. Shoulders, «Method of and Apparatus for Production and Manipulations of High Density Charge», U.S. Patent 5,054,046, issued Oct 1, 1991.
8. Ken Shoulders & Steve Shoulders, «Observations on the Role of Charge Clusters in Nuclear Cluster Reactions», J. of New Energy, vol. 1, no 3, pp 111-121, Fall 1996, 7 refs, 22 figs.
9. Hal Fox, Robert W. Bass, & Shang-Xian Jin, «Plasma-Injected Transmutation», J. of New Energy, vol. 1, no 3, Fall 1996, pp 222-230, 23 refs, 4 figs.
10. Shang-Xian Jin & Hal Fox, «High Density Charge Cluster Collective Ion Accelerator,» J. of New Energy, vol. 4, no 2, Fall 1999, pp 96-104, 47 refs, 4 figs., 3 tables.
11 . Kanarev. Water is the Main Power Carrier of Future Power Engineering. Journal of New Energy. An International Journal of New Energy stems. Vol. 6, No.2. Pag. 101-121.
12. Ph.M. Kanarev. Water is New Source of Energy. The Third Edition. Krasnodar 2002. 194p. (In English).
| Живая структурированная вода – водородное топливо. Что же вы делаете с водой, если она у вас горит не хуже бензина, и ее можно заливать в баки машин? — Это обычная вода, которая чисто механическим путем, проходя через определенные формы и создавая вихри, водовороты, буруны, знакомые нам всем по ручьям, рекам. Только все эти буруны более интенсивные. Никакого искусственного воздействия – электрического, магнитного, ударного нет. Есть просто естественное течение воды, как и в природе, где она в родники поступает с глубины нескольких километров и считается идеальной и живой. Представьте себе, под каким давлением она там находится. Каждая молекула проходит через поры базальта, гранита, других горных пород. Мы этот же процесс взяли, подсмотрели у матушки-природы и немножко его акцентировали, усилили, не более того. В результате этого, так называемая вода приобретает совершенно уникальные свойства. Во-первых, плотность ее существенно выше единицы, она может доходить до 1,25. Мы управляем процессами в установке. Внесение в гомеопатических дозах, скажем 99 процентов воды и 1 процент углеводородов любых – это может быть спирт, это могут быть даже, извините, фекалии, создают условия, при которых связи между молекулами воды ослаблены. Достаточно добавить высокую температуру, начинается синтез, обратный процесс соединения кислорода с водородом с выделением тепла и водяного пара. Все очень просто. Взяв 1 килограмм воды, мы создаем условия, при которых кислород, содержащийся в воде (1 молекула), соединяется с двумя молекулами водорода, получая ту же воду, но только в другом состоянии – парообразном. И при этом, в качестве побочного эффекта появляется тепло, которое человек использует для отопления или для механического вращения через турбину. Но на выходе тот же 1 килограмм, он никуда не делся. А благодаря градиенту магнитного и электрического полей, он восстановился и вернулся к нам в том же виде, в котором мы его и взяли. То есть это система открытая – взяли килограмм воды, пообщали его с верхними слоями атмосферы и снова получили тот же килограмм. Водородное топливо или структурированная вода Краснова Вплоть до настоящего времени попытки создания устойчивых топливных смесей на основе |
Водяная плазма – режет, варит и паяет – Основные средства
А. Лабунский
Российскими специалистами создан ручной многофункциональный водо-плазменный прибор «Мультиплаз-2500». Такой инструмент найдет широкое применение, в том числе и на автотранспортных предприятиях.
 |
Известно, что газорезные и газосварочные работы – одно из наиболее трудоемких и «узких» мест в металлообработке. Не составляет исключения и проведение таких работ в ремонтных зонах автотранспортных предприятий и управлений механизации. Это и понятно. Ведь нередко стационарные сварочные посты в цехах так загружены, что самоходные машины в ожидании ремонта находятся в простое лишние 2 – 3 дня, а то и больше. Сами по себе сварочные работы довольно сложны. Их проведение требует недешевого и громоздкого оборудования, а также высокой квалификации рабочего, да и экологическая сторона этой операции, что называется, «оставляет желать»…
Все эти трудности могут остаться в прошлом, если использовать отечественную новинку – ручной многофункциональный термоплазменный инструмент, разработанный на московском предприятии «МУЛЬТИПЛАЗ». Его «рабочим телом» является самая обычная вода. Точнее, водяной пар, находящийся в состоянии плазмы.
«Мультиплаз-2500», так назвали новинку разработчики, умеет многое – резать металлы и неметаллы, сваривать алюминий, медь, чугун, сталь и ее сплавы, осуществлять процессы пайкосварки, очищать металл от ржавчины, паять… Для этого нужно всего лишь залить полстакана воды в корпус горелки и включить аппарат в электросеть. Высокотемпературная водяная плазма, которая вырывается тонкой струей из «дула» пистолета, позволяет легко и быстро выполнять перечисленные операции.
«Водяной пар, – рассказывает технический директор ОАО «МУЛЬТИПЛАЗ» Александр Апуневич,– представляет собой идеальную плазмообразующую среду. Он является экологически чистым, взрывобезопасным и широкодоступным рабочим веществом, благоприятно влияющим на санитарно-гигиенические условия труда.
При образовании плазмы (ионизации) воды образуется два объема ионов водорода и один объем ионов кислорода. Диссоциация водяного пара на водород и кислород начинается уже при температуре 1 500оК и при 2 300°К составляет 1,8%. Основная масса водяного пара диссоциирует при 4 000оК. Дальнейшее повышение температуры способствует ионизации водорода с поглощением значительного количества тепла. Соответственно при рекомбинации в области анода (изделия) высвобождается большое количество энергии, способствующей интенсификации процесса плавления металла.
При высоких температурах, которые имеют место в зоне плазменной струи, водяной пар может также диссоциировать на водород и гидроксил (ОН). Последний не растворяется в металле, являясь высокоустойчивым химическим соединением, способствующим большей коррозионной стойкости обрабатываемой поверхности сталей».
 |
Запуск аппарата производится нажатием кнопки управления подвижным катодом. Между катодом и соплом-анодом возникает электрическая дуга. При этом выделенной теплоты достаточно, чтобы превратить окружающую воду в пар. С ростом давления пар, вырываясь из сопла-анода, «обжимает» электрическую дугу, центрируя ее относительно выходного отверстия. Образование плазмы обеспечивается за счет энергии электрического разряда в ионизационной камере.
Возможности применения плазмоинструмента весьма широки. Такой «резак» способен разрезать любой известный на земле негорючий материал, в том числе (в отличие от газосварки) нержавеющую и высоколегированную сталь, алюминий, титан и другие металлы, а также кирпич, бетон, кварцевое стекло, керамику…
Особенно эффективен плазмоинструмент при резке стали и ее сплавов. Благодаря очень высокой температуре концентрированной плазменной струи прогрев металла происходит только в узкой зоне разреза. А это заметно повышает качество резки: почти отсутствуют температурные деформации металла, сохраняются его физические и конструкционные характеристики, в частности, такая важная, как упругость. Толщина разрезаемого стального листа – от 0,5 до 8 – 10 мм.
Для высококачественной сварки ответственных соединений алюминия, меди, чугуна, латуни, а также любых марок обычных и углеродистых сталей вода (рабочее тело) заменяется на 40%-ную спиртовую смесь, являющуюся идеальной защитной средой для сварочной ванны.
И здесь аппарат проявляет себя с самой лучшей стороны. Сварку плазмоинструментом можно проводить и встык, и точками, и внахлест. Во всех случаях шов получается прочным и почти без окалины. При этом усадка свариваемого металла минимальная, а после приобретения некоторого опыта работы с инструментом шов получается настолько ровным и качественным, что последующей рихтовки может и не потребоваться.
Возможности плазмоинструмента особенно полно проявляются в практике ремонтно-механических предприятий и, в частности, автотракторных станций, различных мастерских технического обслуживания. «Мультиплаз-2500» позволяет выполнять с высоким качеством резку любых материалов, а также сварку черных и низколегированных сталей (до 8 мм), чугуна. Аппаратом можно проводить пайку и пайко-сварку черных и цветных металлов, а также их сплавов в самых разных сочетаниях, выполнять очистку поверхности металла от ржавчины, термообработку негорючих поверхностей, закалку режущих кромок и т.д. Может он, в случае необходимости, использоваться даже как «огнетушитель». При локальном возгорании небольшой площади достаточно отключить электропитание прибора и направить сопло на место возгорания – струя водяного пара быстро загасит пламя.
 |
Плазмоинструмент безупречен в экологическом отношении и безопасен в эксплуатации. Не произойдет ничего страшного даже при касании соплом-анодом разрезаемого металла. А это позволяет использовать при работе различные приспособления, такие как линейки, лекала, трафареты. Так что даже новичок может выполнить разрез высокого качества.
Аппарат, размещается в наплечной сумке сварщика благодаря миниатюрным размерам и небольшому весу (вес горелки всего 700 г, блока питания 5,5 кг), а также отсутствию тяжелых и громоздких баллонов, тележек, шлангов – всего, что обычно сопутствует газосварочным работам.
«Мультиплаз-2500» очень эффективен при монтаже и последующем ремонте трубопроводов разного назначения, систем отопления и сантехники, энергосистем, а также при проведении кровельных работ, при ремонте холодильников, кондиционеров, различных вентиляционных систем и т.п. Портативный и удобный в работе, этот инструмент, как показывает практика, окупается очень быстро. Особенно в условиях авторемонтных предприятий, станций технического обслуживания. Ведь здесь миниатюрный аппарат можно использовать практически везде, не занимая «дефицитных» установочных мест, которых сегодня так не хватает на АТП.
Аппарат прошел государственную сертификацию. На недавно состоявшейся выставке «Эврика» в Брюсселе новые разработки ученых и специалистов ОАО «МУЛЬТИПЛАЗ» удостоены двух золотых медалей. А на Всемирном Женевском салоне изобретений аппарат получил золотой «Гран-при» – наивысшую награду салона.
Топливо из крана? Мечтатель из Перми знает, как из воды получить энергию | Наука | Общество
| Интернет опрос | |
|---|---|
| Какие альтернативные источники энергии могли бы заменить нефть через 40-50 лет? ■ Солнечная энергия — 28% (243 голоса) ■ Атомная энергия — 28% (240 голосов) ■ Биотопливо — 15% (129 голосов) ■ То, что ещё не изобретено, — 15% (126 голосов) ■ Энергия ветра — 8% (69 голосов) ■ Гидроэлектростанции — 6% (51 голос) Всего голосов: 858 |
|
Фёдор Камильевич Глумов — большой мечтатель. Он живёт в хрущёвке в центре Перми и мечтает о революции. Но не о той, о которой в последнее время твердят на российских площадях, а о революции в энергетике. 57-летний инженер-механик Глумов уверен: недалёк тот день, когда в каждой квартире, в каждом доме, даже на Северном полюсе, где обитают полярники, будет стоять автономное устройство, дающее электричество, тепловую энергию для приготовления пищи, нагрева воды и отопления. Подобное устройство станет приводить в движение и колёса автомобилей. Единственное условие для работы чудо-установки — наличие воды. Глумов изобрёл и запатентовал разработки, которые позволяют сжигать воду в качестве топлива и получать почти бесплатную тепловую энергию.
На выходе — пар
Идея, если максимально её упростить, такова: вода, как известно, состоит из водорода и кислорода, и если разделить её на эти два элемента, то водород можно сжечь в кислороде, выделив большое количество тепла. Дополнительную энергию даст так называемая рекомбинация атомарного водорода — соединение его атомов в молекулы. Эта реакция — уже нечто среднее между химической и ядерной, отсюда и колоссальная энергия. «Расчёты показывают: тепло, полученное при сгорании полутора железнодорожных цистерн воды в таком реакторе, эквивалентно энергии, выделяемой в течение часа китайской АЭС в Тяньване, которую строила Россия! — утверждает Глумов. — Важно и то, что технология экологически безопасна: в выхлопе только водяной пар, то есть это возобновляемый источник энергии».
Но это теория. И к ней есть вопросы. Первый: каким способом пермский Кулибин собирается разделять воду на составляющие? Ведь известно, что этот процесс сам по себе энергозатратный и для извлечения водорода из воды методом электролиза, например, надо сжечь нефти или газа столько, что технология становится нерентабельной. «Необходимо принимать во внимание, каким образом происходит диссоциация воды, — поясняет изобретатель. — Это может быть, например, кавитация (образование в жидкости пузырьков, заполненных паром), воздействие ультразвуком или вращение в противоположные стороны дисков, между малыми зазорами которых находится вода. На выставке изобретений «Архимед-2002» демонстрировалось устройство, где вода разлагалась на кислород и водород специально заданными резонансными акустическими волнами низких частот. Мощность устройства составляла милливатты».
Есть и более впечатляющие примеры. Три года назад одна японская компания представила прототип автомобиля, который заправляют водой. Мембрана-электрод расщепляет её на водород и кислород. Первый заново соединяется со вторым в электрохимическом генераторе, от которого работает мотор. Из выхлопной трубы выходит обычный пар. На одном литре воды машина за час проезжает 80 км.
Плазмотрон от батарейки
«Но если вода «сгорает» в вашем реакторе, а на выходе получается всё тот же пар, откуда берётся энергия?» — интересуюсь я у Глумова. «Из энергии внутримолекулярных связей воды», — отвечает он. И предъявляет подробные расчёты, из которых следует, что если молекулу Н2О разрушать механическим образом или высоковольтной дугой, то при повторном её синтезе будет излучаться дополнительная тепловая энергия. Он долго рассказывает о кластерах, в которые объединяются молекулы воды, о ковалентных связях, разрушение которых сопровождается выделением энергии, о цепной реакции горения, но самое интересное выясняется потом: оказывается, прототипы его установки (пока существующей лишь в теории) уже созданы и успешно применяются!
«Это плазменные аппараты — их используют для резки металлов и бетона, сварки, обработки материалов и пр. Аппараты давно есть в продаже, и они эффективнее обычных, — поясняет Фёдор Камильевич. — С помощью электрической дуги такой аппарат доводит водяной пар до состояния плазмы. Температура факела — 6000°С, как на поверхности Солнца. А разделение воды на кислород и водород происходит уже при 1800°С. 50-70 мл воды хватает, чтобы в течение получаса резать сталь толщиной до 5 см. При этом мощность аппарата составляет всего 200 ватт! Я взял эту идею и усовершенствовал её. Моё запатентованное изобретение работает на том же принципе, только это многоступенчатый плазмотрон — он позволяет многократно увеличивать количество энергии».
Первичный плазмотрон, по словам Глумова, сможет работать от простой батарейки. Потом через так называемое сопло Лаваля (техническое приспособление, разгоняющее потоки газа) плазма попадёт во второе, большее по размерам устройство, затем в третье и т. д. Реактор размером с бачок унитаза, уверяет Фёдор Камильевич, сможет обеспечить жилое помещение всей необходимой энергией.
Сейчас он патентует устройство, которое будет преобразовывать тепловую энергию непосредственно в электрическую, без «механических посредников». К слову, у пермского Кулибина уже 11 патентов. С их внедрением, правда, есть проблемы, но таков удел почти всех изобретателей в России. Переписка с высшими инстанциями ни к чему не приводит, а своих денег на производство опытных образцов нет. Хотя… «Уникальное устройство для сжигания воды, несомненно, имеет революционную значимость. Полученные на эти инновации патенты, а также проведённая нашими специалистами экспертиза подтверждают перспективность использования этих изобретений для создания принципиально новой экономики России», — ответил ему глава Департамента промышленного развития Кировской области, куда он обратился со своими идеями.
Может, это и чиновничья отписка, но нетрудно заметить: в ней есть карт-бланш на революцию. Энергетическую, разумеется.
Смотрите также:
Познавательно
При современном росте потребления энергии человечеству ненадолго хватит запасов угля, нефти, газа, урана — всего лишь на 100—200 лет. Вот почему ученые с таким энтузиазмом работают над новыми источниками энергии — управляемыми реакциями ядерного синтеза.
В одном литре воды содержится столько же энергии, сколько выделится при сжигании 400 л нефти. Но как добыть из воды это море энергии? Ученые отвечают: «c помощью реакции термоядерного синтеза».
В отличие от процесса ядерного деления, где энергия освобождается в результате расщепления тяжелых ядер на легкие осколки, при термоядерном синтезе происходит слияние легких ядер в более тяжелые. При этом выделяется огромное количество тепла. Реакции синтеза являются источником энергии в солнце и звездах.
Для практических целей наибольший интерес представляют реакции синтеза, которые могут быть осуществлены в смеси дейтерия с тритием или в чистом дейтерии, встречающемся непосредственно в природе в виде тяжелой воды в морях и океанах.
В генераторе, работающем на принципе термоядерного синтеза, необходимо нагреть дейтерий до температуры 300—400 млн. градусов, а смесь трития с дейтерием — до температуры 40—50 млн. градусов. Только при такой высокой температуре и достаточной плотности (1015 частиц в 1 см3) слияние ядер изотопов водорода будет происходить с интенсивностью, при которой выделившаяся энергия будет больше затраченной.
При высокой температуре дейтерий полностью разделен на положительно заряженные ионы и электроны, как говорят, ионизирован. Такое состояние вещества получило название высокотемпературной плазмы. Отдельные частицы плазмы движутся с огромными скоростями, превышающими 1 000 км/сек, оказывая большое давление на стенки сосуда. Только магнитное поле, силовые линии которого подобны упругим резиновым шнурам, способно противостоять давлению плазмы. Поэтому подбор конфигурации магнитного поля, изолирующего плазму от стенок, стал другой важной задачей при создании термоядерного генератора.
Раньше других были начаты исследования метода, основанного на так называемом пинч-эффекте, то есть сжатии газа под действием протекающего по нему тока. Такой метод казался наиболее простым и перспективным (см. «ЮТ» № 11 за 1958 г.).
Представим себе цилиндрическую камеру, в которую с торцов введены электроды. Если газ немного откачать из камеры, а на электроды подать высокое напряжение, то произойдет пробой, в газе потечет сильный ток. Газ ионизируется, образуя плазму, которая под действием собственного магнитного поля тока начнет стягиваться к оси камеры. Однако плазма, созданная в таком устройстве, каждый раз соприкасалась с электродами и охлаждалась. Тогда прямую трубку свернули в тор (см. вкладку II — III). Разреженный газ тора превратился во вторичную обмотку трансформатора. Когда в первичной обмотке пропускается ток большой силы, во вторичной обмотке возникает электродвижущая сила, вызывающая ток в газе. Плазма греется подобно металлу в индукционной печи, а магнитное поле тока плазмы стягивает ее в кольцо и изолирует от стенок.
Казалось, принципиальных осложнений нет: плазму можно создать, нагреть и термоизолировать. Но в первых же экспериментах плазма показала свой неспокойный характер. Из-за быстро развивающихся процессов неустойчивостей, получивших название «перетяжек» и «змей» (см. вкладку), она уходила с оси тора и касалась стенок камеры.
Именно неустойчивость плазмы стала камнем преткновения на пути к океану термоядерной энергии.
Причину ее возникновения можно объяснить следующим образом. Силовые линии магнитного поля тока можно представить как набор растянутых эластичных колечек, которые, во-первых, стремятся сократиться в диаметре и, во-вторых, расталкивают друг друга в продольном направлении. Сокращение колечек приводит к образованию перетяжек, а их взаимное расталкивание действует на шнур с током, как изгиб на сжатую пружину, которая, как известно, становится неустойчивой к изгибу.
Из рисунка на вкладке следует, что если в шнуре случайно возникает изгиб, то плотность силовых линий с внутренней стороны становится больше, чем снаружи. Изображенные стрелками магнитные силы стремятся увеличить изгиб еще больше.
|
Плазма дома. Каждый раз, когда говорят о плазме, поражает космический масштаб затронутой темы. Космические корабли с плазменными двигателями, океан плазменной энергии — вот области применения четвертого состояния вещества.
Ее получение и использование связывают обычно со сложными. хитроумными устройствами. Все это может создать впечатление, что само плазменное состояние есть нечто уникальное. стоящее на грани возможного А между тем плазма присутствует в наших квартирах и приспособление, в котором она образуется, можно приобрести в любом универмаге. Речь идет о газосветных и люминесцентных лампах — как их называют, лампах дневного света. свечение газосветной лампы вызывается электрическим разрядом, постоянно пробивающим ее сильно разреженную газовую атмосферу. Атомы газа, возбужденные разрядом, теряют часть своих электронов — так внутри трубки возникает смесь ионов и электронов, — другими словами, плазма. Итак, чтобы получить плазму в домашних условиях, достаточно щелкнуть выключателем вашей лампы дневного света. |
Исследования показали, что эти неустойчивости можно в значительной степени устранить, если стенки тора сделать из металла. Еще лучше действует ток, пропускаемый по обмоткам, навитым на камеру тора. Создаваемое при этом дополнительное магнитное поле, силовые линии которого параллельны стенкам тора, препятствуют возникновению нестабильностей. Если происходит перетяжка или изгиб шнура, то силовые линии дополнительного магнитного поля, подобно натянутым струнам, стремятся вернуться в прежнее положение и выпрямить шнур.
Свойство стабилизации плазменного шнура металлическим кожухом и дополнительным магнитным полем использовано в установке «Токомак», построенной в Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова.
Сейчас исследуется возможность получения горячей плазмы в установках, называемых магнитными ловушками — ловушками с «магнитными пробками».
Такая ловушка обычно представляет собой прямую цилиндрическую камеру, из которой откачан воздух. На камеру надвинуты катушки, по которым течет электрический ток, создающий магнитное поле. Токовые обмотки сделаны так, что магнитное поле, слабое в центральной части, значительно возрастает к торцам трубы.
Торцовые участки поля и играют роль отражателей частиц — магнитных «пробок», или, как их еще называют, магнитных «зеркал». Внутри камеры создают плазму, частицы которой, двигаясь вдоль силовой линии из области слабого поля в область торца, испытывают действие силы, стремящейся отбросить их обратно.
|
На рисунке схематически изображен метод нагрева плазмы нарастающим магнитным полем. |
Этот принцип используется в установке «Огра» — гигантской ловушке, построенной в Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова. Диаметр камеры «Огры» 1 м 40 см, длина — 20 м. Силовые линии магнитного поля, в центральной области почти параллельные стенкам камеры, образуют магнитные «пробки» на торцах трубы. Внутрь ловушки с помощью инжектора впрыскиваются молекулярные ионы водорода (или дейтерия), предварительно разогнанные в специальном ускорителе. Попав в ловушку, молекулярный ион начинает двигаться по винтовой траектории к магнитной «пробке», отражается от нее, идет к другой магнитной «пробке», снова отражается и так долго колеблется в центральной области, пока снова не вернется к инжектору и не погибнет на его оболочке. Но на своем пути молекулярный ион может столкнуться с молекулами газа или с другими ионами. При этом он разваливается на нейтральный атом и атомарный ион. Нейтральный атом не испытывает воздействия магнитного поля и улетает на стенку камеры, а атомарный ион, вращаясь по спирали малого радиуса, захватывается в ловушку. Если инжекцию вести непрерывно, то можно накопить много атомарных ионов и создать высокотемпературную плазму.
Так же как и в тороидальных установках, плазма неспокойна и здесь. Она старается просочитъся сквозь силовые линии магнитного поля и уйти к стенкам вследствие «желобковой», или, как еще ее называют, «языковой» неустойчивости. Возник-
новение языковой неустойчивости плазмы связано с формой самого магнитного поля — ловушки. Напряженность магнитного поля нарастает в продольном направлении в обе стороны от центральной области, а в радиальном направлении поле спадает. Просачивание плазмы сквозь силовые линии магнитного поля происходит значительно легче по направлению ослабления поля. При этом образование «языков» связано с тем, что на поверхности плазмы происходит разделение зарядов. Электроны оказываются смещенными относительно ионов. Возникающее при этом электрическое поле заставляет частицы плазмы двигаться поперек силовых линии магнитного поля. Небольшой «язык» быстро растет, и плазма достигает стенки камеры. Поверхность плазмы может одновременно породить несколько таких «языков».
Но раз известна болезнь, то можно думать и о лекарстве. Вытекание плазмы значительно ослабляется, если и по радиусу поле сделать также нарастающим. Этого можно добиться, если вдоль камеры, на ее поверхности, поместить металлические стержни и пропускать по ним электрический ток. Известно, что магнитное поле тока растет при приближении к проводнику. Благодаря комбинации магнитного поля стержней с полем самой ловушки можно получить нарастание магнитного поля вдоль радиуса. Экспериментально показано, что в ловушке с такой конфигурацией магнитного поля образование «языков» на поверхности плазмы сильно затруднено и плазма удерживается более надежно.
Так, шаг за шагом, создаются все более сложные конфигурации магнитных полей, все труднее и труднее ручейкам плазмы расплескивать свою энергию на пути к человеку.
Н. БРЕВНОВ, научный сотрудник Института атомной энергии имени И. В. Курчатова
Ю Т, 1962г
Читайте также: Холодный ядерный синтез в… аквариуме
Обеззараживание питьевой воды и сточных вод плазмой
Обеззараживание питьевой воды и сточных вод с помощью обработки плазменной струей.
Обеззараживание питьевой воды и сточных вод плазмой сопровождается комплексным воздействием плазмы на воду, в процессе которого проявляются все бактерицидные свойства плазмы. При воздействии на воду плазмой погибают все известные вирусы и бактерии. При этом длительность последействия обеззараживания составляет 2-3 суток.
Обеззараживание плазмой
Преимущества плазменного обеззараживания по сравнению с электролитическим и реагентным хлорированием
Преимущества плазменного обеззараживания по сравнению озонированием
Преимущества плазменного обеззараживания по сравнению с ультрафиолетовым облучением
Другие преимущества плазменного обеззараживания
Обеззараживание плазмой:
Обеззараживание питьевой воды и сточных вод с помощью обработки плазменной струей основано на специфическом и комплексном воздействии плазмы на воду, в процессе которого проявляются все бактерицидные свойства плазмы:
– интенсивное ультрафиолетовое излучение,
– широкополосное ультразвуковое излучение,
– образование на периферии струи ионов кислорода O+ и O++, атомарного кислорода О, возбуждённых молекул кислорода О2 и молекул озона О3 , обладающих эффективным обеззараживающим действием на все виды вирусов и бактерий, включая спорообразуюшие штаммы.
При этом воздействие плазмы на воду происходит внутри объёма обрабатываемой жидкости – струя плазмы непосредственно погружается в обрабатываемую воду. В качестве плазмообразующего газа используется как воздух, так и кислород. Использование кислорода в качестве плазмообразующего газа показывает более эффективные результаты.
Данная технология полностью исключает применение химических реагентов и образование в питьевой воде при существующих традиционных методах водоочистки вредных для жизни человека веществ.
Обычные методы озонирования или ультрафиолетового облучения имеют сравнительно короткий (порядка 1 часа) период последействия и требуют дополнительного хлорирования или ультрафиолетового обучения воды. В плазменном методе длительность последействия составляет 2-3 суток. Никакого дополнительного хлорирования и ультрафиолетового облучения уже не требуется.
Преимущества плазменного обеззараживания по сравнению с электролитическим и реагентным хлорированием:
– при взаимодействии хлора с органическими веществами, содержащимися даже в очищенной воде, образуются хлорорганические соединения, наиболее опасными из которых являются тригалогенметаны и диоксины, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами,
– хлорированная вода часто имеет неприятный привкус, запах, цвет с зеленовато-желтым оттенком. Она может раздражать кожу и слизистые оболочки глаз,
– высокая концентрация хлора ведёт к ускоренной коррозии и разрушению трубопроводов, поэтому дополнительной операцией является разбавление действующего активного вещества до сравнительно безопасных концентраций.
Преимущества плазменного обеззараживания по сравнению озонированием:
– озон и другие высокоактивные свободные радикалы образуются на периферии струи, погруженной в обрабатываемую воду,
– полное отсутствие проблем с утечкой озона в окружающую атмосферу,
– резкое сокращение габаритов узлов установки,
– уменьшение удельных энергозатрат в 5-10 раз.
Преимущества плазменного обеззараживания по сравнению с ультрафиолетовым облучением:
– спектр излучения плазмы шире, его интенсивность и бактерицидный эффект выше,
– исключена вероятность загрязнения источника излучения, представляющего собой истекающую в воду плазменную струю.
Другие преимущества плазменного обеззараживания:
– в отличие от традиционных методов водоподготовки в плазменном методе нет трудностей повышения мощности единичного блока: электродуговые плазмотроны с мощностью в сотни и даже тысячи кВт – это реально работающие изделия,
– установки плазменного обеззараживания имеют небольшие размеры. Они не требуют строительства специальных сооружений и легко включаются в существующие системы водоочистки,
– в плазменных установках нет проблемы эрозии электродов,
– в силу комплексного воздействия плазмы на обрабатываемую воду не требуется никаких других операций обеззараживания,
– предлагаемый плазменный метод может использоваться как для обеззараживания питьевой и водопроводной воды, так и для очистки и обеззараживания сточных вод и загрязненных водоемов,
– плазменный метод позволяет получить рекордно высокие значения степени обеззараживания, практически недостижимые в любых других альтернативных методах.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com
карта сайта
Коэффициент востребованности 116
Кольцо плазмы удалось создать на открытом воздухе / Habr
Плазму часто называют четвертым агрегатным состоянием материи. Ее изучают десятки лет, но до сих пор у ученых остается множество вопросов относительно свойств плазмы, которые предстоит разрешить. Она используется в некоторых отраслях промышленности, и одно из важнейших способов применения плазмы — энергетика, то есть термоядерный реактор. Ученые стремятся зажечь искусственную звезду прямо в недрах установки, чтобы сделать возможным термоядерный синтез с получением огромного количества энергии.Если бы удалось добиться создания реактора, то проблема нехватки электроэнергии была бы практически решена. Сейчас ученые всего мира занимаются вопросами формирования стабильного плазменного «очага» термоядерного синтеза. Ранее сообщалось, что у специалистов из Китая получилось зажечь искусственную звезду в термоядерном реакторе и поддерживать ее существование в течение целых 100 секунд. Сейчас ученые из Калифорнийского технологического института смогли создать стабильное кольцо плазмы на открытом воздухе при помощи струи воды и кристаллической пластины.
«Нам говорили, что сделать это невозможно. Но мы смогли создать стабильное кольцо плазмы, поддерживая его существование столько, сколько необходимо, без вакуума или магнитного поля,» — заявил Франсиско Перейра, один из участников команды исследователей.
Правда, для получения энергии это плазменное кольцо не годится, поскольку оно «холодное». Для его получения ученые направляли очень тонкую струю воды толщиной всего в 85 микрон на кристаллическую пластину под давлением в 612 атмосфер. Скорость струи воды составляла 305 м/с. Ученые сравнивают это с движением человеческого волоса со скоростью пули.
Кристаллическая поверхность при этом несла отрицательный заряд. При попадании воды на нее получаются положительно заряженные ионы. Это, в свою очередь, создает трибоэлектрический заряд, который способствует поднятию электронов с поверхности воды, ионизируя атомы и молекулы в воздухе. Так появляется кольцо плазмы в воздухе. Оно находится на своем месте до тех пор, пока струя воды продолжает бить в кристаллическую пластину.
Чем лучше отполирована поверхность, тем более четким является генерируемое кольцо плазмы.
Кольцо плазмы очень мало, его диаметр составляет всего несколько десятков микрон. Ученые заметили, что в ходе эксперимента плазма начинает создавать помехи радиосигналу и мешает работе смартфонов ученых. «Мы с таким явлением ранее не сталкивались. Считаем, что все наблюдаемые эффекты появляются вследствие свойств материалов, используемых в эксперименте», — заявил Перейра.
Пока что о коммерческом использовании технологии говорить рано — слишком уж специфическим выглядит такой способ получения плазмы, да еще и холодной. Правда, участники эксперимента считают, что технология создания плазмы без использования мощных электромагнитных полей или вакуума, возможно, может использоваться для хранения энергии. Правда, подробных пояснений относительно этого вопроса специалисты пока не оставляли.
Ранее другая группа ученых, на этот раз из Московского физико-технического института (МФТИ) обнаружила, что облучение клеток ткани холодной плазмой приводит к их регенерации и процессу, который можно охарактеризовать, как омоложение. Это свойство холодной плазмы специалисты полагают возможным применить в медицине — например, при лечении незаживающих ран. В качестве примера можно привести раны, возникающие при сахарном диабете, при онкологии и ВИЧ. Кроме того, незаживающие раны зачастую появляются у пожилых людей с различными проблемами здоровья.
«Положительные данные, наблюдаемые нами после плазменной обработки, могут быть связаны с активацией механизма аутофагии клеток. Он ведёт к тому, что из клетки удаляются повреждённые органеллы, что в конечном счёте перезапускает обменные процессы в клетке», — говорит Елена Петерсен, соавтор исследования и заведующая Лаборатории клеточных и молекулярных технологий МФТИ.
Холодная плазма атмосферного давления, представляющая собой частично ионизированный газ с температурой ниже 100 000 кельвинов может применяться в области биологии и медицины. Кроме заживления ран холодная плазма может использоваться для борьбы с вредоносными бактериями.