RU2180366C2 - Method and plant for making ecologically safe chemical combustible - Google Patents

Abstract

FIELD: production of hydrogen and oxygen by water electrolysis, possibly in power engineering and other industry branches. SUBSTANCE: plant includes unit for electrolysis of water and for producing hydrogen and oxygen; said unit is connected with nuclear reactor realizing reactions for low-temperature nuclear synthesis. Plant also includes unit for energy conversion and for producing electric power. Nuclear synthesis is realized due to radiation capture of slow electrons by means of reagent. Produced nuclear energy is converted to electric energy used for water electrolysis. EFFECT: manufacture of ecologically safe chemical combustible. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к проблеме производства экологически чистых видов горючего взамен устаревших традиционных видов углеводородных топлив, пригодных для автомобильных моторных топлив. The invention relates to the problem of the production of environmentally friendly types of fuel instead of obsolete traditional types of hydrocarbon fuels suitable for automotive motor fuels.

Промышленная революция, начавшаяся в 18 веке, внесла значительные изменения во взаимоотношения природы и человека. До поры до времени человек, как и другие живые существа, был естественной составляющей своих экосистем, вписывался в кругооборот веществ и жил в согласии с природой. Но начиная с промышленной революции, ситуация стала стремительно меняться, и главной причиной изменений сделалась добыча и использование углеводородного топлива - угля, нефти, сланцев, газа, затем металлов и других полезных ископаемых. В кругооборот веществ в природе начали включаться запасенные былыми биосферами вещества. Появление в биосфере этих веществ, изначально ей не свойственных, загрязняло воду, воздух, почву (кислотные дожди, загрязнение морей и рек нефтепродуктами и др.). И процесс загрязнения биосферы стал интенсивно нарастать. В настоящее время перед человеком во весь рост поднимается проблема изучения влияния на его здоровье, на условия его жизни, на его будущее тех изменений природной среды, которые вызваны им самим. Действующий с марта 1992 г. закон об охране окружающей природной среды не стабилизировал экологическую ситуацию в стране. Более того, она продолжает ухудшаться. Некоторые города оказались в критическом, а другие в катастрофическом положении. Среди них первое место занимает Москва, второе Санкт-Петербург, третье Краснодар, далее Омск и Уфа. В Москве, несмотря на сокращение объемов промышленного производства, растет валовой выброс токсичных веществ автомобилями. В состав отработавших газов автотранспорта входят токсичные и потому опасные для здоровья человека окись углерода, окислы (окись и двуокись) азота, углеводороды, альдегиды (формальдегид и акролеин), соединения серы, свинца и его соединения, сажа и канцерогенное вещество бензпирен. The industrial revolution, which began in the 18th century, made significant changes in the relationship between nature and man. For the time being, man, like other living things, was a natural component of his ecosystems, fit into the circuit of substances and lived in harmony with nature. But starting with the industrial revolution, the situation began to change rapidly, and the main reason for the changes was the extraction and use of hydrocarbon fuels - coal, oil, shale, gas, then metals and other minerals. The substances stored in the former biospheres began to be included in the circuit of substances in nature. The appearance in the biosphere of these substances, which were originally not characteristic of it, polluted water, air, and soil (acid rain, pollution of seas and rivers with oil products, etc.). And the process of pollution of the biosphere began to increase rapidly. At present, the problem of studying the effect on his health, on his living conditions, on his future of those changes in the natural environment that are caused by himself is being raised before a man at full height. The law on the protection of the environment in force since March 1992 has not stabilized the ecological situation in the country. Moreover, it continues to deteriorate. Some cities were in a critical situation, while others were in a catastrophic situation. Among them, the first place is occupied by Moscow, the second St. Petersburg, the third Krasnodar, then Omsk and Ufa. In Moscow, despite the reduction in industrial production, the gross emission of toxic substances by automobiles is growing. The exhaust gases of motor vehicles include carbon monoxide, toxic and therefore hazardous to human health, nitrogen oxides (oxide and dioxide), hydrocarbons, aldehydes (formaldehyde and acrolein), sulfur, lead and its compounds, soot and the carcinogenic substance benzpyrene.

Таким образом, предлагаемое изобретение относится к одной из наиболее актуальных областей техники, производства экологически чистого, безвредного горючего для автомобильного транспорта на многие века. При этом заявленная установка в отличие от существующих производств практически не расходует энергию извне, производя ее с помощью реакций низкотемпературного ядерного синтеза. Thus, the present invention relates to one of the most relevant areas of technology, the production of environmentally friendly, harmless fuel for road transport for many centuries. At the same time, the claimed installation, in contrast to existing industries, practically does not consume energy from outside, producing it using low-temperature nuclear fusion reactions.

Наиболее простым в техническом исполнении и уже реализованным в промышленности известным способом получения водорода является электролиз воды, который имеет три модификации:
1) Классический электролиз в щелочной среде (25-30% КОН);
2) Электролиз с применением твердых полимерных электролитов, служащих одновременно электролитом и электролизной ячейкой;
3) Электролиз водяного пара при высоких температурах.The simplest in technical design and already known in the industry known method for producing hydrogen is the electrolysis of water, which has three modifications:
1) Classical electrolysis in an alkaline medium (25-30% KOH);
2) Electrolysis using solid polymer electrolytes, which simultaneously serve as an electrolyte and an electrolysis cell;
3) Electrolysis of water vapor at high temperatures.

В качестве аналога настоящего изобретения остановимся на изобретении (RU 2006527 C1, опубл. 30.01.1994, кл. С 25 В1/04). As an analogue of the present invention, we dwell on the invention (RU 2006527 C1, publ. 30.01.1994, class C 25 B1 / 04).

Однако указанный способ несколько устарел и в настоящее время имеются более совершенные, более экономичные и более технологичные, на которые следовало бы ориентироваться, но использовать мою энергетическую установку можно на любом агрегате, производящем электролиз воды любым способом. Электролиз в растворе щелочного электролита служит сейчас основным процессом промышленного получения водорода этим методом. Этот процесс энергоемок: для получения 1 м³ водорода и 0,5 м³ кислорода требуется затратить около 6 кВт.ч электроэнергии. Поэтому для снижения стоимости производимого водорода следует использовать дешевую электроэнергию, производимую за счет низкотемпературного ядерного синтеза. Ведутся исследования по повышению энергоэффективности электролиза в щелочных растворах. Например, за счет повышения температуры до 100-120^oС, что достигается применением электролизеров, работающих под давлением 1-5 МПа, снижаются напряжение в ячейках и плотность тока. При этом расход электроэнергии на производство 1 м³ водорода можно снизить до 4 кВт.ч, а энергетический к.п.д. процесса увеличить с 20 до 25%.However, this method is somewhat outdated and at present there are more advanced, more economical and more technological ones that should be oriented, but you can use my power plant on any unit that produces water electrolysis by any method. Electrolysis in an alkaline electrolyte solution is now the main process for the industrial production of hydrogen by this method. This process is energy intensive: to produce 1 m ^{3 of} hydrogen and 0.5 m ^{3 of} oxygen, it is required to spend about 6 kWh of electricity. Therefore, to reduce the cost of hydrogen produced, cheap electric energy produced by low-temperature nuclear fusion should be used. Studies are underway to improve the energy efficiency of electrolysis in alkaline solutions. For example, by increasing the temperature to 100-120 ^o C, which is achieved by the use of electrolyzers operating under a pressure of 1-5 MPa, the voltage in the cells and the current density are reduced. At the same time, the energy consumption for the production of 1 m ^{3 of} hydrogen can be reduced to 4 kWh, and energy efficiency process increase from 20 to 25%.

В разрабатываемых электролизерах с твердыми полимерными электролитами электролиз должен протекать при температуре 25-150^oС и давлении около 20 МПа. Энергетический к.п.д. таких электролизеров может достигать 32%. Электролиз водяного пара проводится при температуре 800-900^oС с использованием в качестве твердого электролита оксида циркония с различными добавками, увеличивающими ионную проводимость. Перенос заряда в таком электролите осуществляется ионами кислорода, образующимися при диссоциации воды. В этом процессе расход электроэнергии минимальный, но отсутствие конструкционных материалов, пригодных для эксплуатации при высоких температурах, ограничивает возможность его применения в промышленном масштабе. Затраты на производство электролитического водорода в наибольшей степени зависят от стоимости электроэнергии.In the developed electrolyzers with solid polymer electrolytes, electrolysis should occur at a temperature of 25-150 ^o C and a pressure of about 20 MPa. Energy efficiency such electrolysis cells can reach 32%. The electrolysis of water vapor is carried out at a temperature of 800-900 ^o With the use of zirconium oxide with various additives that increase ionic conductivity as a solid electrolyte. The charge transfer in such an electrolyte is carried out by oxygen ions formed during the dissociation of water. In this process, power consumption is minimal, but the lack of structural materials suitable for operation at high temperatures limits the possibility of its use on an industrial scale. The cost of producing electrolytic hydrogen is most dependent on the cost of electricity.

Еще одним способом получения водорода из воды является применение термохимических циклов, где разложение воды идет в несколько стадий с использованием реагентов, которые теоретически в конце цикла полностью возвращаются в исходное состояние. Термический к.п.д. таких циклов может достигать 55%. Однако реализация их сдерживается из-за высоких температур реакций, которые могут быть обеспечены при использовании тепла высокотемпературных ядерных реакторов, а также коррозионной агрессивностью среды, что требует применения специальных конструкционных материалов для оборудования. В связи с этим термохимические циклы не вышли еще из стадии исследовательских работ. Another way to obtain hydrogen from water is the use of thermochemical cycles, where the decomposition of water proceeds in several stages using reagents that theoretically completely return to their original state at the end of the cycle. Thermal efficiency such cycles can reach 55%. However, their implementation is constrained by the high reaction temperatures that can be achieved by using the heat of high-temperature nuclear reactors, as well as by the corrosiveness of the medium, which requires the use of special structural materials for equipment. In this regard, thermochemical cycles have not yet reached the stage of research.

Способ производства экологически чистого химического горючего путем электролиза воды с получением водорода и кислорода, отличающийся тем, что осуществляют реакции низкотемпературного ядерного синтеза в ядерном реакторе, в качестве исходного реагента используют радиоактивные отходы ядерных реакторов и дейтерий для производства нейтронов, ядерный синтез осуществляют путем радиационного захвата реагентом медленных нейтронов, выделяемую ядерную энергию преобразуют в электрическую, которую используют для электролиза воды. Целью изобретения является подготовка к переходу от использования современного традиционного моторного топлива, основанного на ископаемых видах органических веществ: нефть, уголь, газ, запасы которых ускоренно убывают и не воспроизводятся и их на Земле остается не так уж много, как этого хотелось бы. Эта ситуация вызывает тревогу и начинает сказываться на возрастании цен на бензин. A method for the production of environmentally friendly chemical fuel by electrolysis of water to produce hydrogen and oxygen, characterized in that the reactions of low-temperature nuclear fusion are carried out in a nuclear reactor, radioactive waste from nuclear reactors and deuterium for neutron production are used as the initial reagent, nuclear fusion is carried out by radiation capture by the reagent slow neutrons, the released nuclear energy is converted into electrical energy, which is used for electrolysis of water. The aim of the invention is to prepare for the transition from the use of modern traditional motor fuels based on fossil types of organic substances: oil, coal, gas, the reserves of which are rapidly decreasing and not being reproduced and there are not so many of them on Earth as we would like. This situation is alarming and is beginning to affect the increase in gas prices.

По данным МАГАТЭ в настоящее время энергетический потенциал углеводородного сырья оценивается величиной 55•10¹² МВт.ч при нынешнем ежегодном расходовании 3•10¹⁰ МВт.ч. Оценки показывают, что с учетом роста расхода угля может хватить на 200-500 лет, а газа и нефти - всего на 20-50 лет. Им нужна срочная замена, которую следует готовить уже в настоящее время. Одним из наиболее перспективных видов энергоносителей, способных с успехом заменить углеводородное сырье и обеспечить людей дешевой энергией на многие века в неограниченном количестве, являются изобретенные мной способы низкотемпературного ядерного синтеза (патенты 2128374, 2123730). Современная оценка водородного топлива дает следующее представление, цитирую:
"Перспективным топливом для двигателей внутреннего сгорания является водород. . . Перспективен электролиз воды для получения водорода, но при наличии дешевой электроэнергии. ... Выполненные в США расчеты с учетом перспективных оценок показали, что к 2000 году себестоимость получения водорода при электролизе воды с использованием энергии АЭС (к.п.д. 27%) - 1427-1732 долл/т".According to the IAEA, the energy potential of hydrocarbon raw materials is currently estimated at 55 • 10 ¹² MW.h with a current annual expenditure of 3 • 10 ¹⁰ MW.h. Estimates show that, given the increase in coal consumption, it can last 200–500 years, while gas and oil can last only 20–50 years. They need an urgent replacement, which should be prepared now. One of the most promising types of energy carriers that can successfully replace hydrocarbon raw materials and provide people with cheap energy for many centuries in unlimited quantities are the methods of low-temperature nuclear fusion I invented (patents 2128374, 2123730). A modern estimate of hydrogen fuel gives the following idea, I quote:
"Hydrogen is a promising fuel for internal combustion engines. Water electrolysis is promising for hydrogen production, but with cheap electricity. ... Calculations made in the USA taking into account prospective estimates have shown that by 2000, the cost of producing hydrogen during water electrolysis using NPP energy (27% efficiency) - $ 1,427-1732 / t. "

Конец цитаты (Г.А. Терентьев, В.М. Тюков, Ф.В. Смаль. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов.1989 г., с. 223). End of quote (G.A. Terentyev, V.M. Tyukov, F.V. Smal. Motor fuels from alternative raw materials. 1989, p. 223).

Для сравнения, средние текущие издержки добычи нефти к 2000 г. оцениваются в 44 долл/т (там же, с. 32). Отсюда в настоящее время водород при всех своих достоинствах является слишком дорогой заменой традиционным топливам и доступен только для ракетных топлив. Его стоимость в 1500/44=34 раза дороже традиционных топлив. При использовании энергии низкотемпературного ядерного синтеза стоимость водорода становится порядка 4,33 долл/т, т.е. его стоимость станет в 10 раз дешевле бензина. Таким образом, проблема замены углеводородных топлив водородом находит свое решение в использовании изобретений низкотемпературного ядерного синтеза, цитирую:
"При успешном решении проблемы управляемых термоядерных реакций человечество было бы обеспечено практически неисчерпаемыми источниками энергии, превосходящими все остальные источники. В самом деле, в 1 литре воды содержится около 1/30 г дейтерия и его теплотворная способность в качестве термоядерного горючего эквивалентна примерно 300 л бензина.For comparison, the average current cost of oil production by 2000 is estimated at $ 44 / t (ibid., P. 32). Hence, at present, hydrogen, with all its advantages, is too expensive a replacement for traditional fuels and is available only for rocket fuels. Its cost is 1500/44 = 34 times more expensive than traditional fuels. When using the energy of low-temperature nuclear fusion, the cost of hydrogen becomes about 4.33 dollars / t, i.e. its cost will be 10 times cheaper than gasoline. Thus, the problem of replacing hydrocarbon fuels with hydrogen finds its solution in the use of inventions of low-temperature nuclear fusion, I quote:
“If the problem of controlled thermonuclear reactions were successfully solved, mankind would be provided with practically inexhaustible energy sources that surpass all other sources. In fact, 1 liter of water contains about 1/30 g of deuterium and its calorific value as thermonuclear fuel is equivalent to about 300 liters of gasoline .

В океанах Земли содержится около 5•10¹³ т дейтерия. При современном уровне энергетических потребностей запасов дейтерия на Земле могло бы хватить на 20 млрд лет".The oceans of the Earth contain about 5 • 10 ¹³ tons of deuterium. At the current level of energy needs, deuterium reserves on Earth could last 20 billion years. "

Конец цитаты (П.Е. Колпаков. Основы ядерной физики. - М., 1989, с. 328). The end of the quote (P.E. Kolpakov. Fundamentals of nuclear physics. - M., 1989, p. 328).

Реакции низкотемпературного ядерного синтеза осуществимы и позволяют превращать одно атомное ядро в другое и при этом выделяется большое количество энергии. Так, например, если превратить атомное ядро азота-14 в атомное ядро кислорода-16, выделяется энергия порядка 23,79 МэВ. Преобразование 1 кг азота-14 в кислород сопровождается выделением 3,9•10¹⁰ ккал энергии. Этой энергии достаточно для разложения 6 тыс. т воды на кислород и водород.The reactions of low-temperature nuclear fusion are feasible and make it possible to convert one atomic nucleus into another and at the same time a large amount of energy is released. So, for example, if you turn the atomic nucleus of nitrogen-14 into the atomic nucleus of oxygen-16, an energy of the order of 23.79 MeV is released. The conversion of 1 kg of nitrogen-14 to oxygen is accompanied by the release of 3.9 • 10 ¹⁰ kcal of energy. This energy is enough to decompose 6 thousand tons of water into oxygen and hydrogen.

Цитата:
"Поскольку стоимость одного грамма дейтерия примерно в 100 раз меньше стоимости грамма урана-235, а его природные запасы практически неисчерпаемы, чего нельзя сказать о запасах делящихся веществ, широкое развитие работ по изысканию путей для осуществления управляемых реакций ядерного синтеза экономически оправдано".Quote:
"Since the cost of one gram of deuterium is approximately 100 times less than the cost of a gram of uranium-235, and its natural reserves are practically inexhaustible, which cannot be said about the reserves of fissile substances, the wide development of work on finding ways to implement controlled nuclear fusion reactions is economically justified."

Конец цитаты (А.К. Вальтер, И.И. Залюбовский. Ядерная физика. - Харьков, 1991, с. 365). The end of the quote (A.K. Walter, I.I. Zalyubovsky. Nuclear Physics. - Kharkov, 1991, p. 365).

Таким образом, если совместить получение ядерной энергии с помощью низкотемпературного ядерного синтеза с производством водорода путем электролиза воды, то при равных условиях себестоимость водорода окажется в 400-700 раз меньше, чем при использовании энергии АЭС (1 кг дейтерия способен выделить в 4-7 раз больше энергии, чем 1 кг урана-235). Откуда стоимость электролитического водорода становится 1732/400=4,33 долл/т. Thus, if we combine the production of nuclear energy using low-temperature nuclear fusion with the production of hydrogen by electrolysis of water, then under equal conditions the cost of hydrogen will be 400-700 times less than when using nuclear power (1 kg of deuterium can be extracted 4-7 times more energy than 1 kg of uranium-235). Where does the cost of electrolytic hydrogen become 1732/400 = $ 4.33 / t.

Таким образом, мое изобретение решает проблему обеспечения моторным топливом и указывает путь, как при помощи низкотемпературного ядерного синтеза, имеющего неограниченные запасы ядерного горючего, калорийность которого в миллионы раз превышает калорийность бензина, обеспечить будущим поколениям людей автомобильный транспорт дешевым экологически чистым горючим на многие века. Решение этого вопроса является главной целью моего изобретения. Thus, my invention solves the problem of providing motor fuel and indicates the way, using low-temperature nuclear fusion, which has unlimited reserves of nuclear fuel, the caloric value of which is millions of times higher than the calorific value of gasoline, to provide future generations of people with automobiles with cheap, environmentally friendly fuel for many centuries. The solution to this issue is the main goal of my invention.

Более целесообразно для производства ядерной энергии в качестве реагента использовать нереализованные радиоактивные отходы ядерных реакторов, подлежащие утилизации, допустим, стронций-90, цезий-137 и др. В этом случае одновременно с производством водорода будет осуществляться производительная утилизация ядерных отходов, что отразится на еще большем снижении стоимости производимого водорода. It is more expedient to use unrealized radioactive waste from nuclear reactors for the production of nuclear energy, which must be disposed of, say, strontium-90, cesium-137 and others. In this case, along with the production of hydrogen, productive utilization of nuclear waste will be carried out, which will affect even more reducing the cost of hydrogen produced.

Таким образом, второй важной задачей, решаемой данным изобретением, является снижение экологического загрязнения окружающей среды и активная утилизация ядерных отходов. Thus, the second important task solved by this invention is to reduce environmental pollution and the active disposal of nuclear waste.

Предлагаемый способ включает следующие операции:
1) в ядерный реактор, предназначенный для низкотемпературного ядерного синтеза, загружают реагент (стронций-90);
2) подготавливают к работе ядерный реактор;
3) подготавливают к работе электролизеры;
4) включают в работу ядерный реактор и электролизеры. В процессе работы ядерного реактора происходит облучение реагента нейтронами, производимыми основным генератором нейтронов, при этом осуществляется следующая цепочка ядерных реакций:
₃₈Sr⁹⁰+n-->₃₈Sr⁹¹+6,8 МэВ
₃₈Sr⁹¹+n-->₃₈Sr⁹²+6,4 МэВ

На этом процесс радиационного захвата нейтронов не заканчивается, он может продолжаться многократно. Реагент при этом не расходуется и не теряет способность к радиационному захвату нейтронов. Цикл работы реактора завершается после того, как ядром реагента (стронция-90) будет захвачено 40 медленных нейтронов, в результате чего оно превратится в стабильное ядро ксенона-130 в виде газообразного компонента, который будет откачан из активной зоны реактора. При этом будет выделена энергия порядка 314,3 МэВ. Таким образом, 1 кг реагента, состоящего только из ядер стронция-90, выделит энергию 20,9•10²⁶ МэВ, что эквивалентно сжиганию 7,18 тыс. т бензина. Это в 4 раза больше той энергии, которую может выделить 1 кг урана-235.The proposed method includes the following operations:
1) a reagent (strontium-90) is loaded into a nuclear reactor designed for low-temperature nuclear fusion;
2) prepare for operation a nuclear reactor;
3) prepare for work electrolyzers;
4) include a nuclear reactor and electrolyzers. During the operation of a nuclear reactor, the reagent is irradiated with neutrons produced by the main neutron generator, and the following chain of nuclear reactions is carried out:
₃₈ Sr ⁹⁰ + n -> ₃₈ Sr ⁹¹ +6.8 MeV
₃₈ Sr ⁹¹ + n -> ₃₈ Sr ⁹² + 6.4 MeV

The process of radiation capture of neutrons does not end there; it can continue many times. The reagent is not consumed and does not lose the ability to radiation capture of neutrons. The reactor operation cycle is completed after 40 slow neutrons are captured by the reagent core (strontium-90), as a result of which it turns into a stable xenon-130 core in the form of a gaseous component that will be pumped out of the reactor core. An energy of about 314.3 MeV will be released. Thus, 1 kg of reagent, consisting only of strontium-90 nuclei, will release an energy of 20.9 • 10 ²⁶ MeV, which is equivalent to burning 7.18 thousand tons of gasoline. This is 4 times more than the energy that 1 kg of uranium-235 can release.

Энергия выделяется за счет расхода нейтронов в процессе их радиационного захвата и изменения внутриядерных связей между нуклонами и преобразованием нуклонов. В приведенном примере израсходованы 2 нейтрона. Нейтроны производятся основным генератором нейтронов за счет облучения тяжелой воды гамма-квантами или другим способом. Таким образом, израсходовано 2 дейтерона. Захваченный нейтрон выделяет энергию порядка 18,68/2=9,34 МэВ. Чтобы разделить дейтерон на протон и нейтрон затрачивается энергия 2,2 МэВ, следовательно, каждый прореагировавший дейтерон отдает полезную ядерную энергию связи, равную 9,34-2,2=7,14 МэВ (1 МэВ соответствует 2,83•10^-17 ккал).Energy is released due to the consumption of neutrons in the process of their radiation capture and changes in intranuclear bonds between nucleons and nucleon conversion. In the given example, 2 neutrons were used up. Neutrons are produced by the main neutron generator due to irradiation of heavy water with gamma rays or in another way. Thus, 2 deuterons were consumed. The captured neutron releases energy of the order of 18.68 / 2 = 9.34 MeV. An energy of 2.2 MeV is expended to separate a deuteron into a proton and a neutron; therefore, each reacted deuteron gives up useful nuclear binding energy equal to 9.34-2.2 = 7.14 MeV (1 MeV corresponds to 2.83 • 10 ^-17 kcal )

Таким образом, израсходование 1 кг дейтерия может выделить 8,2•10¹⁰ ккал энергии, что в 4,1 раза больше чем 1 кг урана-235. Выделенная энергия ядерного синтеза улавливается теплоносителем и поступает в контур теплообмена, где превращается в электроэнергию с к.п.д. 27%.Thus, the consumption of 1 kg of deuterium can release 8.2 • 10 ¹⁰ kcal of energy, which is 4.1 times more than 1 kg of uranium-235. The allocated energy of nuclear fusion is captured by the coolant and enters the heat exchange circuit, where it is converted into electricity with efficiency. 27%

Наиболее перспективным способом получения водорода для энергетических целей являются различные методы разложения воды с использованием ядерной энергии низкотемпературного ядерного синтеза. Это особенно актуально, поскольку традиционные ископаемые горючие материалы не воспроизводятся, их запасы, цена, эксплуатационные и экологические показатели не могут конкурировать с электролизным водородом, полученным предлагаемым способом. The most promising method for producing hydrogen for energy purposes is various methods of water decomposition using nuclear energy of low-temperature nuclear fusion. This is especially true, since traditional fossil fuels are not reproducible, their reserves, price, operational and environmental indicators cannot compete with electrolysis hydrogen obtained by the proposed method.

Установка для производства экологически чистого химического горючего, содержащая блок электролиза воды и получения водорода и кислорода, подключенный к источнику электрической энергии, отличающаяся тем, что снабжена блоком преобразования энергии и блоком низкотемпературного ядерного синтеза с ядерным реактором, выполненным с возможностью осуществления реакций низкотемпературного ядерного синтеза и с возможностью использования в качестве энерговыделяющих элементов ядерных отходов, в том числе стронция-90, и включающим основной генератор нейтронов, выполненный с возможностью производства нейтронов путем облучения тяжелой воды гамма-лучами, умножитель нейтронов и пусковой генератор нейтронов, причем блок электролиза воды связан с блоком преобразования энергии и производства электрической энергии, источником которой служит последний. Installation for the production of environmentally friendly chemical fuel containing a unit for electrolysis of water and for the production of hydrogen and oxygen connected to an electric energy source, characterized in that it is equipped with an energy conversion unit and a low-temperature nuclear fusion unit with a nuclear reactor configured to carry out low-temperature nuclear fusion reactions and with the possibility of using nuclear waste as energy-generating elements, including strontium-90, and including the main gene Rathore neutrons capable of producing neutrons by irradiation with gamma rays of heavy water, a multiplier and neutron starting neutron generator, the water electrolysis unit is connected to the energy conversion unit and generating electric energy, a source of which is the last one.

Установка предназначена, во-первых, для производства водорода и кислорода путем электролиза воды с использованием наиболее дешевой электроэнергии, производимой с помощью низкотемпературного ядерного синтеза. Такая установка обеспечена собственным независимым источником энергии и не требует расхода энергии извне. Во-вторых, задачей, которую решает установка, является улучшение экологической обстановки путем полезного расходования ядерных отходов, подлежащих утилизации и захоронению, и производство дешевых экологически чистых горючих материалов, потребность в которых с течением времени возрастает быстрыми темпами. The installation is intended, firstly, for the production of hydrogen and oxygen by electrolysis of water using the cheapest electricity produced using low-temperature nuclear fusion. Such an installation is provided with its own independent energy source and does not require external energy consumption. Secondly, the task that the installation solves is to improve the environmental situation through the beneficial use of nuclear waste to be disposed of and disposed of, and the production of cheap environmentally friendly combustible materials, the need for which increases rapidly over time.

В ее состав входят (фиг.1):
1) блок низкотемпературного ядерного синтеза;
2) блок преобразования энергии и производства электроэнергии;
3) блок электролиза воды и получения водорода и кислорода.It includes (figure 1):
1) a block of low-temperature nuclear fusion;
2) a unit for converting energy and generating electricity;
3) a block of electrolysis of water and the production of hydrogen and oxygen.

Блок низкотемпературного ядерного синтеза представляет собой ядерный реактор, предназначенный для выполнения реакций низкотемпературного ядерного синтеза. Он работает на тепловых нейтронах с графитовым замедлителем. Ядерным горючим (реагентом) служат отходы ядерных реакторов деления тяжелых атомных ядер, например, стронций-90. The low-temperature nuclear fusion unit is a nuclear reactor designed to carry out low-temperature nuclear fusion reactions. It runs on thermal neutrons with a graphite moderator. The nuclear fuel (reagent) is the waste from nuclear fission reactors of heavy atomic nuclei, for example, strontium-90.

Активная зона реактора представляет собой графитовую емкость, в которой расположены следующие элементы (фиг.2):
- пластины исходного реагента (стронция-90) 1;
- пластины замедлителя нейтронов (из графита) 2;
- основной генератор нейтронов на тяжелой воде) 3;
- умножитель нейтронов на тяжелых делящихся ядрах 4;
- пусковой генератор нейтронов 5;
- трубки, по которым циркулирует теплоноситель 6.The reactor core is a graphite tank in which the following elements are located (figure 2):
- plates of the starting reagent (strontium-90) 1;
- neutron moderator plates (from graphite) 2;
- the main neutron generator in heavy water) 3;
- neutron multiplier on heavy fissile nuclei 4;
- starting neutron generator 5;
- tubes through which the coolant circulates 6.

Функционально работа реактора заключается в том, что пластины исходного реагента облучаются потоком медленных нейтронов, излучаемых основным генератором нейтронов. Нейтроны излучаются тяжелой водой при облучении ее потоком гамма-лучей, исходящих от исходного реагента в процессе осуществления реакций радиационного захвата нейтронов и преобразования нейтронов в протоны. Образованные генератором нейтроны прежде чем прореагировать проходят через умножитель и замедлитель, где увеличивается поток нейтронов до требуемой плотности и замедляется скорость нейтронов до требуемой энергии, соответствующей максимальному сечению радиационного захвата нейтронов в ядерном реакторе ядром исходного реагента. Под действием радиационного захвата нейтронов в ядерном реакторе происходит низкотемпературный ядерный синтез нуклонов в ядрах реагента, состоящий в том, что избыточная часть накопившихся нейтронов превращается в протоны и объединяется с остальными захваченными нейтронами, образуя ядра дейтерия или гелия, которые затем сливаются с исходным ядром реагента. Происходит выделение энергии за счет увеличения энергии связи между нуклонами. В процессе реакции синтеза расходуются только нейтроны, служащие строительным материалом для увеличения состава ядра, но новые поколения нейтронов, как это происходит при делении тяжелых ядер, не рождаются. Поставлять нейтроны вынуждены с помощью специального (основного) генератора нейтронов. Одним из используемых в настоящее время типов генераторов нейтронов является генератор, состоящий из системы узких трубок, пронизывающих активную зону реактора, заполненных тяжелой водой. В исходном состоянии тяжелая вода выведена из активной зоны и хранится в специальном резервуаре. В рабочем состоянии тяжелая вода прокачивается по трубкам, облучается потоком гамма-лучей, возникающих в процессе реакции синтеза, и производит новые поколения нейтронов для продолжения реакции синтеза. Нейтроны поступают в реагент, возбуждают реакции синтеза и принимают в них активное участие. Управление мощностью выделяемой энергии производят изменением количества тяжелой воды, находящейся в активной зоне. Чтобы уменьшить мощность, следует вытеснить из трубок часть тяжелой воды. В этом случае произойдет сокращение потока нейтронов и уменьшение актов синтеза ядер в единицу времени. Для увеличения мощности достаточно увеличить количество тяжелой воды в активной зоне. Для уменьшения непроизводительных расходов нейтронов активная зона ограничена отражателями нейтронов, в качестве которых используются графитовые пластины и графитовая обмазка. Энергия, производимая такой установкой низкотемпературного ядерного синтеза, дешевле энергии, производимой современными АЭС, в 400-700 раз. Functionally, the operation of the reactor consists in the fact that the plates of the initial reagent are irradiated with a stream of slow neutrons emitted by the main neutron generator. Neutrons are emitted by heavy water when it is irradiated with a stream of gamma rays emanating from the initial reagent in the process of radiation capture of neutrons and conversion of neutrons into protons. Before reacting, the neutrons generated by the generator pass through the multiplier and moderator, where the neutron flux increases to the required density and the neutron velocity slows down to the required energy, which corresponds to the maximum cross section for radiation capture of neutrons in a nuclear reactor by the nucleus of the initial reagent. Under the influence of radiation capture of neutrons in a nuclear reactor, low-temperature nuclear fusion of nucleons in the reactant nuclei occurs, consisting in the fact that the excess part of the accumulated neutrons is converted into protons and combines with other captured neutrons to form deuterium or helium nuclei, which then merge with the original reactant nucleus. Energy is released due to an increase in the binding energy between the nucleons. In the fusion reaction, only neutrons are used, which serve as a building material to increase the composition of the nucleus, but new generations of neutrons, as occurs during the fission of heavy nuclei, are not born. They are forced to deliver neutrons using a special (main) neutron generator. One of the types of neutron generators currently in use is a generator consisting of a system of narrow tubes penetrating the reactor core filled with heavy water. In the initial state, heavy water is removed from the core and stored in a special tank. In working condition, heavy water is pumped through the tubes, irradiated with a stream of gamma rays that arise during the synthesis reaction, and produces new generations of neutrons to continue the synthesis reaction. Neutrons enter the reagent, excite the synthesis reaction and take an active part in them. The power of the released energy is controlled by changing the amount of heavy water in the core. To reduce power, some heavy water should be forced out of the tubes. In this case, there will be a decrease in the neutron flux and a decrease in the acts of nuclear fusion per unit time. To increase power, it is enough to increase the amount of heavy water in the core. To reduce neutron overhead, the core is limited by neutron reflectors, which are used as graphite plates and graphite coating. The energy produced by such a low-temperature nuclear fusion facility is 400-700 times cheaper than the energy produced by modern nuclear power plants.

Блок преобразования энергии и производства электроэнергии представляет собой типовой контур преобразования ядерной энергии (фиг.3) состоит из
- теплообменника 7
- циркуляционных насосов 8
- турбогенератора 9
- конденсатора 10
- питательного насоса 11
- обслуживающих и вспомогательных систем
и предназначен для преобразования ядерной энергии в электрическую.The energy conversion and power generation unit is a typical nuclear energy conversion circuit (FIG. 3) consists of
- heat exchanger 7
- circulation pumps 8
- turbogenerator 9
- capacitor 10
- feed pump 11
- serving and auxiliary systems
and is designed to convert nuclear energy into electrical energy.

Блок электролиза воды и получения водорода и кислорода. Наиболее простым в техническом исполнении и широко используемым в промышленности известным способом получения водорода является электролиз воды в щелочной среде (25-30% КОН). Этот процесс энергоемок: для получения 1 м³ водорода и 0,5 м³ кислорода требуется затратить около 6 кВт.ч электроэнергии. Поэтому для снижения стоимости производимого водорода следует использовать дешевую электроэнергию, производимую за счет низкотемпературного ядерного синтеза.The unit of electrolysis of water and the production of hydrogen and oxygen. The simplest in technical performance and widely used in industry known method for producing hydrogen is the electrolysis of water in an alkaline environment (25-30% KOH). This process is energy intensive: to produce 1 m ^{3 of} hydrogen and 0.5 m ^{3 of} oxygen, it is required to spend about 6 kWh of electricity. Therefore, to reduce the cost of hydrogen produced, cheap electric energy produced by low-temperature nuclear fusion should be used.

Схему электролиза раствора КОН с угольными (нерастворимыми) электродами см. в конце описания. The electrolysis scheme of a KOH solution with carbon (insoluble) electrodes, see the end of the description.

Еще до пропускания тока щелочь как сильный электролит диссоциирует на ионы

. Вода как слабый электролит частично диссоциирует на ионы

Таким образом, в растворе содержатся ионы К⁺; Н⁺; ОН^-.Even before the current is passed, alkali dissociates into ions as a strong electrolyte

. Water as a weak electrolyte partially dissociates into ions

Thus, the solution contains K ⁺ ions; H ⁺ ; OH ^- .

При пропускании тока к катоду подходят ионы К⁺ и Н⁺, к аноду - ионы ОН^-. На катоде будут разряжаться ионы водррода (ионы К⁺ труднее разряжаются).When passing current, K ⁺ and H ⁺ ions are suitable for the cathode, and OH ^- ions are suitable for the anode. Hydrogen ions will be discharged at the cathode (K ⁺ ions are more difficult to discharge).

На аноде отдача электронов происходит у ионов ОН^-. В результате электролиза на катоде выделяется водород, а в растворе возле катода ионы ОН^- с ионами К⁺ образуют КОН.At the anode, electron recoil occurs in OH ^- ions. As a result of electrolysis, hydrogen is released at the cathode, and in the solution near the cathode, OH ^- ions with K ⁺ ions form KOH.

На аноде выделяется кислород, а в растворе возле анода ионы Н⁺ с ионами ОН^- образуют Н₂О. При перемешивании электролита щелочь растворяется в воде, диссоциирует и процесс возобновляется. В таком случае продуктами электролиза будут только водород и кислород, т.е. будет происходить разложение воды электрическим током.At the anode, oxygen is liberated and the solution near the anode with ions H ⁺ ions OH ^- form H ₂ O. While stirring, an alkali electrolyte is dissolved in water, dissociates and the process resumes. In this case, only hydrogen and oxygen, i.e. decomposition of water by electric current will occur.

Способ производства экологически чистого химического горючего включает следующие операции:
1. Подготовка установки для производства экологически чистого горючего к работе
Производят осмотр блоков, загружают исходный реагент в ядерный реактор, заправляют до нормы теплоноситель, заправляют тяжелую воду генератора нейтронов до нормы, производят опробование функционирования узлов ядерного реактора без подачи нейтронов, производят проверку готовности к работе блока преобразования энергии и производства электроэнергии, производят подготовку к работе электролизеров и средств сбора и хранения водорода и кислорода, производят проверку работы системы управления, производят проверку работы системы защиты.A method for the production of environmentally friendly chemical fuel includes the following operations:
1. Preparation of the installation for the production of environmentally friendly fuel for work
The units are inspected, the initial reagent is loaded into the nuclear reactor, the coolant is charged to the norm, the neutron generator heavy water is charged to the norm, the functioning of the nuclear reactor units is tested without neutron supply, the readiness for operation of the energy conversion unit and the production of electricity is tested, preparation is made for work electrolyzers and means for the collection and storage of hydrogen and oxygen, check the operation of the control system, check the operation of the protection system.

2. Включение установки
Производят включение системы защиты, производят включение системы автоматического управления, производят включение теплоносителя, производят включение основного генератора нейтронов, производят установку и включение пускового генератора нейтронов, после чего возбуждается реакция синтеза, начинает функционировать основной генератор нейтронов и устанавливается рабочий режим ядерного реактора. Во время включения блока низкотемпературного ядерного синтеза в работу устанавливают такое количество тяжелой воды в активной зоне реактора, чтобы ядерный реактор при выходе в рабочий режим производил минимальную мощность вырабатываемой энергии при устойчивой работе без срывов. Затем плавно увеличивают мощность до заданного уровня, контролируя работу всех узлов блока. После выхода блока низкотемпературного ядерного синтеза на рабочий режим его нагружают турбогенератором, производящим электроэнергию, после чего включают в работу электролизеры, производящие водород и кислород.2. Turning on the installation
The protection system is turned on, the automatic control system is turned on, the coolant is turned on, the main neutron generator is turned on, the trigger neutron generator is turned on and turned on, after which the synthesis reaction is excited, the main neutron generator starts to function and the operating mode of the nuclear reactor is established. When the low-temperature nuclear fusion unit is turned on, the amount of heavy water in the reactor core is set so that when the nuclear reactor enters the operating mode, it produces the minimum power of generated energy during stable operation without interruptions. Then gradually increase the power to a predetermined level, controlling the operation of all units of the block. After the low-temperature nuclear fusion unit has entered the operating mode, it is loaded with a turbogenerator producing electricity, after which electrolyzers producing hydrogen and oxygen are turned on.

3. Рабочий режим
В рабочем режиме осуществляют разложение воды на водород и кислород, используя энергию низкотемпературного ядерного синтеза. В этом режиме производят контроль за работой узлов и систем установки и выполнением технологических процессов производства водорода и кислорода. При необходимости уменьшить мощность производимой энергии уменьшают количество тяжелой воды в активной зоне, а для ее увеличения увеличивают количество тяжелой воды.3. Operating mode
In the operating mode, water is decomposed into hydrogen and oxygen using the energy of low-temperature nuclear fusion. In this mode, the operation of the units and systems of the installation and the implementation of technological processes for the production of hydrogen and oxygen are monitored. If necessary, reduce the power of the produced energy, reduce the amount of heavy water in the core, and to increase it increase the amount of heavy water.

4. Режим останова
Для останова и выключения установки снижают мощность производимой энергии до минимальной, отключают электроэнергию от электролизеров, отключают турбогенератор, сливают тяжелую воду в резервуар, убирают из активной зоны пластины пускового генератора нейтронов. После этого прекращаются реакции ядерного синтеза.4. Stop mode
To stop and turn off the installation, they reduce the power of the produced energy to the minimum, turn off the electricity from the electrolyzers, turn off the turbogenerator, drain the heavy water into the tank, and remove the plates of the starting neutron generator from the core. After this, fusion reactions cease.

Необходимость замены традиционных видов моторного топлива на более перспективные подтверждается следующими известными положениями. The need to replace traditional types of motor fuel with more promising is confirmed by the following well-known provisions.

Традиционными видами топлива, интенсивно используемыми в настоящее время, подаренными природой человечеству, являются ископаемые природные органические вещества: нефть, уголь, природный газ. Несмотря на высокие эксплуатационные качества, большую энергоемкость и относительно низкую стоимость имеется ряд аспектов, требующих неотложного решения. Основными из них являются:
а) ограниченные запасы природных горючих материалов, количество которых неуклонно сокращается. Опубликованные оценки подтверждают, что, цитирую:
"ресурсы минерального топлива ограничены и при сохранении существующих темпов развития энергетики они будут исчерпаны на протяжении ближайших десятилетий (нефть, горючие газы) или столетий (уголь)".The traditional types of fuel that are currently being heavily used and donated by nature to humanity are fossil natural organic substances: oil, coal, natural gas. Despite the high performance, high energy intensity and relatively low cost, there are a number of aspects that require urgent solutions. The main ones are:
a) limited reserves of natural combustible materials, the amount of which is steadily declining. Published estimates confirm that, I quote:
"The resources of mineral fuels are limited and while maintaining the existing pace of energy development, they will be exhausted over the coming decades (oil, combustible gases) or centuries (coal)."

Конец цитаты (Физический энциклопедический словарь. 1983, с. 786);
б) экологическое загрязнение окружающей среды от использования традиционных топлив слишком велико и наносит вред живым организмам и растениям. Цитата:
"Действующий с марта 1992 г. закон об охране окружающей среды не стабилизировал экологическую ситуацию в стране. Более того, она продолжает ухудшаться. Некоторые города оказались в критическом, другие в катастрофическом положении. Среди них первое место занимает Москва, второе Санкт-Петербург, третье Краснодар, далее Омск и Уфа. В Москве несмотря на сокращение объемов промышленного производства растет валовой выброс токсичных веществ автомобилями. Загрязнение воздуха токсичными веществами в центре города превышает норму в 15-30 раз. В результате экологическая ситуация в стране неуклонно ухудшалась. И на конференции ООН по окружающей среде, состоявшейся в Рио-де-Жанейро, Россия была названа в группе самых неблагополучных в экологическом отношении стран на планете".End of quotation (Physical Encyclopedic Dictionary. 1983, p. 786);
b) the environmental pollution from the use of traditional fuels is too great and harms living organisms and plants. Quote:
"The law on environmental protection in force since March 1992 has not stabilized the country's environmental situation. Moreover, it continues to deteriorate. Some cities are in critical situations, others are in a catastrophic situation. Among them, Moscow takes the first place, St. Petersburg takes the second, and the third Krasnodar, then Omsk and Ufa. In Moscow, despite the reduction in industrial production, the gross emission of toxic substances by cars is growing. Air pollution by toxic substances in the city center exceeds the norm by 15-30 times. As a result At that time, the country's environmental situation was steadily worsening. And at the UN environmental conference held in Rio de Janeiro, Russia was named among the group of the most environmentally disadvantaged countries on the planet. "

Конец цитаты (Журнал "Энергия", 1996, 3, с. 52). The end of the quote (Journal "Energy", 1996, 3, p. 52).

в) выбор альтернативного экологически чистого горючего
Для замены традиционного вида топлива следует подобрать из всех существующих такое альтернативное топливо, которое удовлетворяло бы в большей мере ряду требований:
а) по своим запасам должно многократно превышать запасы традиционных видов топлива;
б) месторождения запасов топлива должны быть легко доступны для их массового использования и приближены к месту использования;
в) стоимость топлива не должна заметно превышать стоимость традиционных видов топлива;
г) экологические показатели должны существенно превосходить аналогичные показатели традиционных видов топлива. Автомобиль или электромобиль не должны загрязнять окружающую среду;
д) иметь высокие технические и эксплуатационные свойства, не уступающие аналогичным для традиционных топлив.c) the choice of alternative environmentally friendly fuel
To replace the traditional type of fuel, it is necessary to select from all existing alternative fuel that would satisfy more a number of requirements:
a) in terms of its reserves, it must be many times higher than the reserves of traditional types of fuel;
b) deposits of fuel reserves should be easily accessible for mass use and close to the place of use;
c) the cost of fuel should not significantly exceed the cost of traditional fuels;
d) environmental indicators should significantly exceed those of traditional fuels. A car or an electric car must not pollute the environment;
e) have high technical and operational properties not inferior to those for traditional fuels.

Среди известных альтернативных топлив наиболее подходящим видом топлива является водород, полученный электролизом воды, используя наиболее дешевую энергию низкотемпературного ядерного синтеза. Подтверждается следующей цитатой:
"Водород является экологически чистым энергоносителем и может производиться за счет возобновляемых источников энергии. Типичными примерами применения новых водородных технологий являются автотранспорт с низким или нулевым выбросом вредных веществ в атмосферу и жилые дома с автономным энергообеспечением".Among the known alternative fuels, the most suitable type of fuel is hydrogen, obtained by electrolysis of water, using the cheapest energy of low-temperature nuclear fusion. Confirmed by the following quote:
"Hydrogen is an environmentally friendly energy carrier and can be produced from renewable energy sources. Typical examples of the application of new hydrogen technologies are vehicles with low or zero emissions of harmful substances into the atmosphere and residential buildings with autonomous energy supply."

Конец цитаты (Журнал "Энергия", 1996, 5, с. 19. "Водород-96"). The end of the quote (Journal "Energy", 1996, 5, p. 19. "Hydrogen-96").

"Перспективен электролиз воды для получения водорода, но при наличии дешевой электроэнергии. Этим способом производят некоторое количество водорода в Норвегии и АРЕ, ведутся работы во Франции по получению водорода различными методами с использованием дешевой электроэнергии АЭС в ночное время". "The electrolysis of water for hydrogen is promising, but with the availability of cheap electricity. This method produces a certain amount of hydrogen in Norway and Egypt, work is underway in France to produce hydrogen by various methods using cheap electricity from nuclear power plants at night."

Конец цитаты (Г.А. Терентьев, В.М. Тюков, Ф.В. Смаль. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов. 1989, с. 223). End of quotation (G.A. Terentyev, V.M. Tyukov, F.V. Smal. Motor fuels from alternative raw materials. 1989, p. 223).

"Интерес к водороду как моторному топливу обусловлен его высокими энергетическими показателями, отсутствием вредных веществ в продуктах сгорания и, главное - практически неограниченной сырьевой базой. Водород характеризуется наиболее высокими энергомассовыми показателями среди химических топлив". "The interest in hydrogen as a motor fuel is due to its high energy performance, the absence of harmful substances in the combustion products and, most importantly, to an almost unlimited raw material base. Hydrogen is characterized by the highest energy-mass performance among chemical fuels."

Конец цитаты (там же, с. 176). The end of the quotation (ibid., P. 176).

Сдерживающим фактором широкого применения водорода в качестве моторного топлива в настоящее время является относительная дороговизна его производства. Стоимость современного производства водорода, даже с использованием дешевой энергии АЭС значительно превышает стоимость добычи и переработки нефти. Цитирую:
"Выполненные в США расчеты с учетом перспективных оценок в изменении стоимости углеводородного сырья показали, что к 2000 г. себестоимость получения водорода составит - при электролизе воды с использованием энергии АЭС (к.п.д.=27%) - 1427-1732 долл/т".The limiting factor in the widespread use of hydrogen as a motor fuel is currently the relative high cost of its production. The cost of modern hydrogen production, even with the use of cheap energy from nuclear power plants, significantly exceeds the cost of oil production and refining. I quote:
"The calculations made in the USA, taking into account perspective estimates of changes in the cost of hydrocarbons, showed that by 2000 the cost of producing hydrogen would be $ 1427-1732 for electrolysis of water using nuclear power (efficiency = 27%) / t ".

Конец цитаты (Г.А. Терентьев и др., там же с. 223). The end of the quotation (G.A. Terentyev et al., Ibid. P. 223).

"Средние текущие издержки добычи нефти в капиталистическом мире в 2000 г. определяются в 44 долл/т". "The average current cost of oil production in the capitalist world in 2000 is set at 44 dollars / ton."

Конец цитаты (Там же, с. 32). The end of the quotation (Ibid., P. 32).

Заявленный способ позволяет снизить стоимость электролизного водорода в 400-700 раз, что сделает водород дополнительно к его известным достоинствам еще и наиболее экономически выгодным из всех имеющихся видов современных топлив. Подтверждается следующими положениями, цитирую:
"Поскольку стоимость одного грамма дейтерия примерно в 100 раз меньше стоимости грамма урана-235, а его природные запасы практически неисчерпаемы, чего нельзя сказать о запасах делящихся веществ, широкое развитие работ по изысканию путей для осуществления управляемых реакций ядерного синтеза экономически оправдано".The claimed method allows to reduce the cost of electrolytic hydrogen by 400-700 times, which will make hydrogen, in addition to its known advantages, the most economical of all available types of modern fuels. Confirmed by the following provisions, I quote:
"Since the cost of one gram of deuterium is approximately 100 times less than the cost of a gram of uranium-235, and its natural reserves are practically inexhaustible, which cannot be said about the reserves of fissile substances, the wide development of work on finding ways to implement controlled nuclear fusion reactions is economically justified."

Конец цитаты (А.К. Вальтер, И.И. Залюбовский. Ядерная Физика. - Харьков, 1991, с. 385). The end of the quote (A.K. Walter, I.I. Zalyubovsky. Nuclear Physics. - Kharkov, 1991, p. 385).

Следует учесть, что 1 кг дейтерия способен выделить в 4-7 раз больше энергии, чем такое же количество урана-235. Таким образом, используя энергию низкотемпературного ядерного синтеза, получим стоимость электролизного водорода порядка 1-4 долл/т. It should be noted that 1 kg of deuterium is capable of emitting 4-7 times more energy than the same amount of uranium-235. Thus, using the energy of low-temperature nuclear fusion, we obtain the cost of electrolysis hydrogen of the order of 1-4 dollars / t.

Такое резкое снижение стоимости водорода позволяет произвести переоценку перспективности современных видов моторных топлив в пользу водорода, быстрому развитию производства установок низкотемпературного ядерного синтеза и производства водорода на их основе. Such a sharp decrease in the cost of hydrogen allows reassessing the prospects of modern types of motor fuels in favor of hydrogen, the rapid development of the production of low-temperature nuclear fusion plants and the production of hydrogen based on them.

Установка для производства экологически чистого горючего представляет собой стационарную энергетическую установку, использующую автономный блок низкотемпературного ядерного синтеза для производства водорода и кислорода путем электролиза воды. An environmentally friendly fuel production plant is a stationary power plant that uses an autonomous low-temperature nuclear fusion unit to produce hydrogen and oxygen by electrolysis of water.

Установка состоит из (см. фиг.1):
блока низкотемпературного ядерного синтеза;
блока преобразования энергии и производства электроэнергии;
блока электролиза воды и получения водорода и кислорода.The installation consists of (see figure 1):
low temperature fusion unit;
power conversion unit and power generation;
unit electrolysis of water and the production of hydrogen and oxygen.

Блок низкотемпературного ядерного синтеза помещен в толстостенную бетонную конструкцию, служащую защитой обслуживающего персонала и окружающей среды от радиоактивных излучений, возникающих в активной зоне ядерного реактора. Он представляет собой ядерный реактор и состоит из следующих функциональных элементов (см. фиг. 2):
- реагента 1, пластины которого равномерно распределены по рабочему объему активной зоны реактора;
- теплоносителя, циркулирующего по тонкостенным трубкам 6, трубки теплоносителя расположены в непосредственной близости от пластин реагента, по трубкам движется дистиллированная вода или жидкий металл, охлаждающие пластины реагента и отводящие тепловую энергию от реагента в теплообменник 7 (фиг. 3);
- основного генератора нейтронов 3 (фиг.2), представляющего собой систему тонких трубок, расположенных в промежутках между пластинами реагента, по трубкам циркулирует тяжелая вода. В результате облучения гамма-лучами, исходящими от реагента, тяжелая вода излучает нейтроны, которые захватываются ядрами реагента, и происходит экзотермическая реакция синтеза;
- умножителя нейтронов 4 (фиг. 2), представляющего собой тяжелые атомные ядра, способные при захвате нейтронов делиться с излучением большего числа нейтронов, чем было захвачено.The low-temperature nuclear fusion unit is placed in a thick-walled concrete structure that serves to protect service personnel and the environment from radioactive emissions arising in the core of a nuclear reactor. It is a nuclear reactor and consists of the following functional elements (see Fig. 2):
- reagent 1, the plates of which are evenly distributed over the working volume of the reactor core;
- the coolant circulating through the thin-walled tubes 6, the coolant tubes are located in the immediate vicinity of the reagent plates, distilled water or liquid metal moves through the tubes, the cooling reagent plates and diverting heat energy from the reagent to the heat exchanger 7 (Fig. 3);
- the main neutron generator 3 (figure 2), which is a system of thin tubes located in the spaces between the reagent plates, heavy water circulates through the tubes. As a result of irradiation with gamma rays emanating from the reagent, heavy water emits neutrons that are captured by the reagent nuclei, and an exothermic synthesis reaction occurs;
- a neutron multiplier 4 (Fig. 2), which is a heavy atomic nucleus capable of neutron capture to share with the radiation of a larger number of neutrons than was captured.

Делящиеся элементы умножителя располагаются между трубками основного генератора нейтронов и пластинами реагента и обеспечивают поддержание заданного уровня отдаваемой мощности реагентом или увеличение ее до необходимого значения;
- замедлителя нейтронов 2, представляющего собой графитовый заполнитель всего свободного пространства активной зоны реактора. Служит для уменьшения скорости быстрых нейтронов и увеличения сечения захвата нейтронов ядрами реагента;
- пускового генератора нейтронов 5, представляющего собой радиоактивный изотоп с большим периодом полураспада. Он устанавливается в специальные гнезда, расположенные в активной зоне в момент включения и инициирует начальный поток нейтронов, достаточный для возбуждения реакции синтеза и включения в работу основного генератора нейтронов.The fissile elements of the multiplier are located between the tubes of the main neutron generator and the reagent plates and provide the maintenance of a given level of power output by the reagent or increase it to the required value;
- neutron moderator 2, which is a graphite aggregate of the entire free space of the reactor core. Serves to reduce the speed of fast neutrons and increase the cross section for neutron capture by reagent nuclei;
- trigger neutron generator 5, which is a radioactive isotope with a long half-life. It is installed in special sockets located in the active zone at the moment of switching on and initiates an initial neutron flux sufficient to initiate the synthesis reaction and turn the main neutron generator into operation.

Блок преобразования энергии и производства электроэнергии (см. фиг. 3) представляет собой известный типовой контур преобразования ядерной энергии. Он включает в свой состав
- теплообменник 7
- циркуляционные насосы 8
- турбогенератор 9
- конденсатор 10
- питательный насос 11
Блок преобразования энергии и производства электроэнергии предназначен для преобразования ядерной энергии в электрическую с к.п.д. порядка 27%.The energy conversion and power generation unit (see FIG. 3) is a known typical nuclear energy conversion circuit. It includes
- heat exchanger 7
- circulation pumps 8
- turbo generator 9
- capacitor 10
- feed pump 11
The energy conversion and power generation unit is designed to convert nuclear energy into electrical energy with efficiency about 27%.

Блок электролиза воды и получения водорода и кислорода содержит ряд электролизеров наиболее перспективных известных конструкций и вновь разрабатываемых типов и конструкций, а также емкости и средства для хранения, сжатия, сжижения газов и гидрирования металлов. The unit for water electrolysis and hydrogen and oxygen production contains a number of electrolyzers of the most promising known designs and newly developed types and designs, as well as containers and means for storing, compressing, liquefying gases and hydrogenating metals.

Claims (2)

1. Способ производства экологически чистого химического горючего путем электролиза воды с получением водорода и кислорода, отличающийся тем, что осуществляют реакции низкотемпературного ядерного синтеза в ядерном реакторе, в качестве исходного реагента используют радиоактивные отходы ядерных реакторов и дейтерий для производства нейтронов, ядерный синтез осуществляют путем радиационного захвата реагентом медленных нейтронов, выделяемую ядерную энергию преобразуют в электрическую, которую используют для осуществления электролиза воды. 1. A method for the production of environmentally friendly chemical fuel by electrolysis of water to produce hydrogen and oxygen, characterized in that the reactions of low-temperature nuclear fusion are carried out in a nuclear reactor, the radioactive waste of nuclear reactors and deuterium for the production of neutrons is used as the initial reagent, nuclear fusion is carried out by radiation capture reagents of slow neutrons, the generated nuclear energy is converted into electrical energy, which is used for electrolysis water. 2. Установка для производства экологически чистого химического горючего, содержащая блок электролиза воды и получения водорода и кислорода, подключенный к источнику электрической энергии, отличающаяся тем, что снабжена блоком преобразования энергии и получения электрической энергии и блоком низкотемпературного ядерного синтеза с ядерным реактором, выполненным с возможностью осуществления реакций низкотемпературного ядерного синтеза и с возможностью использования в качестве энерговыделяющих элементов ядерных отходов, в том числе стронция-90, и включающим основной генератор нейтронов, выполненный с возможностью производства нейтронов путем облучения тяжелой воды гамма-лучами, умножитель нейтронов и пусковой генератор нейтронов, причем блок электролиза воды связан с блоком преобразования энергии и производства электрической энергии, источником которой служит последний. 2. Installation for the production of environmentally friendly chemical fuel containing a unit for electrolysis of water and for the production of hydrogen and oxygen, connected to a source of electrical energy, characterized in that it is equipped with a unit for converting energy and generating electrical energy and a low-temperature nuclear fusion unit with a nuclear reactor, configured to the implementation of reactions of low-temperature nuclear fusion and with the possibility of using nuclear waste as energy-generating elements, including with tronium-90, and including the main neutron generator, configured to produce neutrons by irradiating heavy water with gamma rays, a neutron multiplier and a starting neutron generator, and the water electrolysis unit is connected to the energy conversion and electrical energy production unit, the source of which is the latter.

Images