способ получения управляемой ядерной реакции, глубокой переработки ядерного топлива и дезактивации отработанного ядерного топлива

изобретение относится к области ядерной энергетики, предназначено для получения тепловой и электрической энергии, глубокой переработки ядерного топлива и дезактивации отработанного ядерного топлива (оят) и радиоактивных отходов (рао). изобретение может быть также использовано для трансмутации элементов.

известен способ получения энергии в ядерных реакциях, когда тепловая энергия выделяется в результате дефекта массы при взаимодействии элементарной частицы с атомным ядром или ядер друг с другом, или в результате бомбардировки мишени потоком ускоренных элементарных частиц. (рудаков в.п. ядерные реакции. физические величины. справочник. под редакцией и. с. григорьева, е.з. мейлихова. - M.: энергоатомиздат, 1991, стр. 1068, 1086, рис. 39.2) [1]. однако этот способ не нашел практического применения для получения управляемой ядерной реакции ввиду его низкой эффективности.

на практике самоподдерживающиеся ядерные цепные реакции реализованы в энергетике пока только в ядерных реакторах атомных электростанций (аэс) на тяжелых элементах (урановом топливе ²³⁵ U) и его компонентах. (галанин а.д. ядерный реактор. физический энциклопедический словарь. - M.: советская энциклопедия, 1983, стр. 920, рис. 1,2) [2].

однако режим самоподдержания цепной ядерной реакции на тяжелых элементах в реакторе очень критичен и может привести к взрыву, что снижает эффективность управления ядерной реакцией. также низка эффективность переработки ядерного топлива в реакторе. так, например, в реакторе PбMK-1000 сгорает всего 5 кг топлива из загруженных 180 тонн. радиоактивные отходы составляют 99,997%, дальнейшая переработка которых и захоронение представляет серьезную экологическую и экономическую проблему. кпд использования ядерного топлива составляет всего лишь 0,003%. наиболее близким по технической сущности является способ получения энергии, включающий формирование ускоренного потока мелкодисперсных частиц, воздействие на мелкодисперсные частицы импульсных деформационных напряжений и извлечение энергии в результате дефекта массы при синтезе элементарных частиц и последующей их аннигиляции (патент рф N° 2201625 «Cпocoб получения энергии и

реактор для его реализацию), мки 7 G 21 в 1/00, 1/02, бюллетень JN° 9, от

27.03.2003) [3].

известный способ получения энергии базируется на новых фундаментальных открытиях кванта пространства-времени (квантона) и сверхсильного электромагнитного взаимодействия (сэв), открывая новое направление в энергетике - «Kвaнтoвyю энергетику)) (леонов в. с, и др. сверхсильное электромагнитное взаимодействие (сэв) и перспективы развития квантовой энергетики в 21 веке. - журналы: ((топливно-энергетический комплекс)), 2005, JVb 4 и «энepгeтик», 2006, N° 7) [4]. новые фундаментальные открытия послужили основой создания теории

суперобъединения, объединяющей с единых позиций: гравитацию, электромагнетизм, ядерные и электрослабые силы. объединяющим фактором служит сверхсильное электромагнитное взаимодействие (сэв). носителем сэв является квантованное пространство-время (упругая квантованная среда), заполненное квантонами (леонов. в. с. природа ядерных и межядерных сил в теории суперобъединения как основа физики нанотехнологий. - российский научный центр «Kypчaтoвcкий институт)). сборник аннотаций докладов конференции посвященной 50-летию исследовательского ядерного реактора итр, 26-30 ноября 2007 года, москва, с. 173) [5].

в известном способе реализован эффект сверхглубокого проникновения ускоренных мелкодисперсных частиц в твердые тела (эффект ушеренко) с колоссальным выделением энергии в 100...10000 раз превосходящей кинетическую энергию мелкодисперсных частиц (леонов в. с. холодный синтез в эффекте ушеренко и его применение в энергетике. - M.: агроконсалт, 2001) [6].

однако, известный способ реализует управляемую реакцию синтеза элементарных частиц (электрон-позитронных пар) из квантованного пространства- времени и последующую их аннигиляцию с выделением тепловой энергии, и не эффективен для управления ядерной реакцией расщепления тяжелых ядер, и соответственно, для глубокой переработки ядерного топлива и дезактивации оят и рао. реакции синтеза и расщепления ядер - это противоположные по смыслу реакции. при синтезе из легких ядер образуются более тяжелые ядра, и, наоборот, при расщеплении из тяжелых ядер получаются более легкие осколки.

задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности управления цепной ядерной реакцией и использования ядерного

топлива в реакторе, существенное уменьшение или полное отсутствие радиоактивных отходов.

указанный технический результат достигается тем, что получение управляемой ядерной реакции, глубокую переработку ядерного топлива и дезактивацию радиоактивных отходов производят в ускоренном потоке мелкодисперсных частиц, в состав которых включают ядра тяжелых элементов, а из мелкодисперсных частиц формируют динамический поток внутри газовой, жидкой или твердой среды с концентрацией тяжелых элементов в объеме менее критической массы, и далее расщепляют ядра тяжелых элементов воздействием на поток мелкодисперсных частиц продольной гравитационной волной, и/или воздействием кавитации в жидких средах, и/или воздействием режима сверхглубокого проникновения в твердых средах.

под ядрами тяжелых элементов имеются в виду, например, ядра ²³⁵ U и других тяжелых элементов.

на фиг. 1 представлена графическая зависимость увеличения кпд энергетического цикла от энергоотдачи топлива.

на фиг. 2 представлена модель электромагнитного квадруполя, объединяющая электричество и магнетизм.

на фиг. 3 представлена в проекции шаровая модель кванта пространства-времени (квантона). на фиг. 4 представлена сеточная упругая модель локального участка квантованного пространства-времени.

на фиг. 5 представлена твердотельная упругая модель локального участка квантованного пространства-времени.

на фиг. 6 показан процесс формирования массы у нуклона при сферическом сжатии (деформации) знакопеременной оболочкой нуклона квантованного пространства-времени.

на фиг. 7 представлена гравитационная диаграмма распределения квантовой плотности среды и гравитационных потенциалов в результате сферической деформации квантованного пространства-времени при формировании массы частицы (тела).

на фиг. 8 показано кулоновское взаимодействие знакопеременных кварковых оболочек двух нуклонов.

на фиг. 9 представлены графические зависимости изменения силы взаимодействия между нуклонами от расстояния между оболочками в виде функции fr(k _r ).

на фиг. 10 показана для сравнения глубина гравитационной ямы ядер легкого и тяжелого элементов.

на фиг. 11 представлена схема реализации предлагаемого способа получения управляемой ядерной реакцией.

на фиг. 12 представлена схема реализации ядерной реакции в реакторе при воздействии внешней гравитационной волны на кавитационное облако внутри потока жидкости, включающего мелкодисперсные частицы тяжелых элементов.

на фиг. 13 представлена схема реализации ядерной реакции в реакторе 10 при воздействии внешней гравитационной волны в режиме сверхглубокого проникновения мелкодисперсных частиц 9 в твердых средах.

для обоснования предлагаемого способа ниже приводятся необходимые теоретические пояснения. чтобы оценить эффективность того или иного энергетического цикла необходимо показать реальный коэффициент полезного действия (кпд) в зависимости от энергоотдачи топлива. под энергоотдачей w _т топлива имеется в виду количество тепла в дж/кг, которое способен произвести 1 кг топлива в результате энергетического цикла (реакции). в этом случае полный кпд цикла необходимо относить к предельной энергии m ₀ C ₀ , которая аккумулирована топливом в квантованной пространстве-времени: где W _ц - энергия, выделяемая в цикле, дж; m ₀ - масса покоя вещества, кг. в соответствии с теорией суперобъединения именно квантованное пространство- время является самой высокопотенциальной средой (упругой квантованной средой) и единственным источником энергии сверхсильного электромагнитного взаимодействия (сэв). известные энергетические циклы (химические и ядерные реакции, электромагнитные процессы и т.д.) представляют собой лишь различные способы извлечения и преобразования энергии сэв. квантованное пространство время как высокопотенциальная среда характеризуется гравитационным потенциалом φ _o =C _o =0,9 10 ¹⁷ дж/кг, устанавливая предельную энергоемкость вещества. напомним,

что скорость света в вакууме C ₀ равна корню квадратному из гравитационного потенциала φ ₀ квантованного пространства-времени:

именно гравитационный потенциал φ _o =C _o =0,9 10 ¹⁷ дж/кг определяет аккумулированную внутри квантованного пространства-времени энергию W вещества как интеграл по переносу массы m ₀ в область гравитационного потенциала C ₀ :

выражение (3) является самым простым и понятным выводом эйнштейновского закона эквивалентности массы и энергии W=m _o C _o . как показано в теории суперобъединения, масса элементарной частицы формируется в результате сферической деформации квантованного пространства- времени, энергия W (3) которой определяется энергией упругой сферической деформации квантованной среды (патент рф N° 2201625 «Cпocoб получения энергии и реактор для его реализацию), бюллетень N° 9, от 27.03.2003) [3]. как видно из (1) кпд энергетического цикла оценивается отношением энергоотдачи w _т топлива к величине гравитационного потенциала C^ квантованного пространства-времени, связывая энергетический цикл с освобождением энергии, в конечном итоге, из квантованной среды.

на фиг. 1 представлена графическая зависимость кпд энергетического цикла от энергоотдачи w _т топлива. как видно, на графике выделены три характерные области:

I. химическое топливо. энергоотдача - 10 ...10 дж/кг. кпд ~10 ^~ %. отходы составляют ~100%. источником энергии является дефект массы валентных электронов. выбросы продуктов сгорания 100% и экологически вредны.

II. ядерное топливо. энергоотдача - 1O ¹³ ...1O ^!4 дж/кг. кпд -0,1 % (в реальности еще ниже). радиоактивные отходы ~99,9%. источником энергии является дефект массы атомного ядра, а точнее - нуклонов в атомном ядре. существующие технологии использования ядерного топлива в энергетике несовершенны и требуют существенного совершенствования, на что направлено данное изобретение.

III. идеальное топливо. энергоотдача - 10 ¹⁶ ...10 ^!7 дж/кг. кпд - до 100%. отходы отсутствуют. источник энергии вещество и антивещество. данные энергетические циклы требуют своего развития в энергетике.

представленная на фиг. 1 зависимость указывает, что перспективное развитие квантовой тепловой энергетики должно идти в направлении освоения идеальных видов топлива, кпд энергетического цикла которого должен приближаться к 100%. такие идеальные циклы обеспечивает бинарное топливо, состоящее из двух компонентов: вещества и антивещества. пока в полном объеме реализовать кпд в 100% для идеального топлива не удается, но установлено, что в эффекте ушеренко наблюдаются электрон-позитронные циклы, энергоотдача которых в эксперименте уже достигает 1O ⁹ ...1O ¹⁰ дж/кг. это значительно превышает энергоотдачу химического топлива, но пока ниже энергоотдачи уранового топлива (леонов в.с. холодный синтез в эффекте ушеренко и его применение в энергетике. - M.: агроконсалт, 2001) [6].

то, что достигнутая в реальности энергоотдача топлива в эффекте сверхглубокого проникновения ниже, чем в ядерных реакциях и значительно ниже расчетной энергоотдачи идеальных циклов с участием электрон-позитронных пар, дает основания для совершенствования известного способа (патент рф N° 2201625 «Cпocoб получения энергии и реактор для его реализацию), бюллетень N° 9, от 27.03.2003.). предлагается в известном способе использовать дополнительно энергию деления (расщепления) тяжелых ядер например, ²³⁵ U. однако применение ядерного топлива в новых энергетических циклах требует разработки принципиально новых методов расщепления атомов тяжелых ядер на два более легких с выделением тепловой энергии.

в известных ядерных реакциях расщепление ядра осуществляют нейтроны, которые выделяются самим ядерным топливом в результате самопроизвольного распада тяжелых ядер ввиду их неустойчивости. при бомбардировке нейтроном тяжелое ядро ²³⁵ U распадается на два более легких осколка с вылетом двух нейтронов и образованием тепловой энергии. два нейтрона расщепляют уже два тяжелых ядра с вылетом четырех нейтронов. если концентрация ядерного топлива в единице объема превышает критическую массу, то реакция приобретает цепной характер, который ведет к ядерному взрыву. в известных ядерных реакторах, предназначенных для получения тепловой энергии, цепную реакцию ограничивают самоподдерживающим режимом за счет торможения и поглощения нейтронов специальными средами. однако

процесс самоподдержания цепной реакции очень критичен, требует специальных и дорогостоящих мер защиты ядерного реактора.

чтобы обеспечить полную безопасность ядерного реактора, необходимо, с одной стороны, сохранить высокую концентрацию ядерного топлива, с другой стороны, эту концентрацию в единице объема необходимо установить ниже критической массы, чтобы избежать самопроизвольной цепной реакции. эти два, казалось бы, исключающих друг друга условия, можно выполнить, если ядерное топливо изготовить в виде частиц мелкодисперсного порошка, и разбавить порошок газообразной, жидкой или твердой средой из нерадиоактивного материала. в этом случае можно обеспечить концентрацию ядерного топлива в единице объема ниже критической массы в динамическом потоке смеси при одновременно высокой концентрации топлива внутри мелкодисперсной частицы. в формуле изобретения это нашло отражение в следующем виде: «в состав мелкодисперсных частиц включают ядра тяжелых элементов, а из мелкодисперсных частиц формируют динамический проток смеси внутри газовой, жидкой или твердой среды с концентрацией тяжелых элементов в объеме менее критической мaccы». включение ядер тяжелых элементов в состав мелкодисперсных частиц может достигать 100%, то есть, сама мелкодисперсная частица полностью может состоять на 100% из тяжелых элементов, например, из ²³⁵ U.

впервые предлагается проводить расщепление ядер тяжелых элементов не воздействием потока нейтронов, а воздействием на тяжелые ядра продольной гравитационной волной. поскольку эффект сверхглубокого проникновения в твердых средах также характеризуется волновыми гравитационными процессами, то дополнительное воздействие внешней гравитационной волной усиливает эффект деления ядер. кавитация в жидких средах также характеризуется волновыми гравитационными процессами, и в данном случае, дополнительное воздействие внешней гравитационной волны усиливает эффект деления ядер. рассмотрим более подробно новые энергетические циклы деления тяжелых ядер под воздействием гравитационной волны.

с развитием теории суперобъединения стали возможными реальные исследования в области продольных гравитационных волн, которые представляют собой продольные волны деформации квантованной среды. это позволило реализовать конкретные технические решения по генерированию и приему гравитационных волн (патент рф JVQ 2184384 «Cпocoб генерирования и приема гравитационных волн и устройство для его реализации (варианты))). бюл. N° 18, 2002) [7], леонов в. с.

открытие гравитационных волн профессором вейником. - M.:

агроконсалт, 2001 [8]). грубым аналогом продольной гравитационной волны в квантованной среде является продольная ультразвуковая акустическая волна в воздухе. скорость распространения гравитационной волны принята равной скорости света C ₀ в вакууме, и может быть уточнена при проведении соответствующих экспериментов.

чтобы увязать природу гравитационной волны с природой ядерных сил, действующих между нуклонами, и способностью гравитационной волны разрушать эти силы, необходимо показать природу формирования массы нуклонов при сферической деформации квантованного пространства-времени знакопеременной оболочкой нуклонов, в состав которой входят целые электрические кварки положительной и отрицательной полярности (леонов в. с. электрическая природа ядерных сил. - M.: агроконсалт, 2001).

но прежде необходимо показать квантованную структуру эйнштейновского пространства-времени и кварковую структуру квантона. основой теории суперобъединения, как квантовой теории, являются кварки - исходные «киpпичики» первородной материи. всего используются четыре кварка: два целых электрических кварка (-Ie и +Ie) и два целых магнитных кварка (-Ig и +Ig), связанных внутри квантона соотношением: где е = 1,6 10 ^~~19 кл - элементарный электрический заряд.

кварки - это электрические и магнитные заряды, не имеющие массы. целые заряды (4) кварков равны элементарному электрическому заряду электрона. в теории суперобъединения все расчеты ведутся в системе си. поэтому в си размерность магнитного заряда-кварка определена как [ам], поскольку магнитный момент имеет размерность [ам ² ]. учитывая пионерские работы дирака в области магнитного монополя, размерность магнитного заряда в си [ам] в его честь названа дираком [дк].

на фиг. 2 представлена модель электромагнитного квадруполя, объединяющая электричество и магнетизм. из электромагнитного квадруполя формируется квант пространства-времени (квантон). действительно, чтобы выделить в пространстве элементарный объем в виде его кванта, необходимо всего четыре указанных выше кварка, которые на фиг. 2 обозначены как: e ^~ , e ⁺ , g ^" , g ⁺ . связующим электричество и магнетизм фактором (глюоном) внутри квантона является сверхсильное электромагнитное взаимодействие (сэв). тетраэдрическая форма расстановки кварков внутри квантона обеспечивает ортогональность его электрической и магнитной осей,

которая сохраняется и в квантоне и определяет ортогональность векторов напряженности электрического и магнитного полей в электромагнитных процессах. под действием колоссальных сил сжатия сэв электромагнитный квадруполь (фиг. 2) приобретает шаровую форму (фиг. 3), представляя собой квантон. на фиг. 3 представлена в проекции шаровая модель кванта пространства-времени

(квантона). квантон объединяет в себе электричество и магнетизм, являясь носителем сверхсильного электромагнитного взаимодействия (сэв) - пятой силы. универсальность сэв проявляется в двух, казалось бы, несовместимых комбинациях: электромагнетизме и гравитации, которые представляют собой различные проявления единого поля сэв. кроме того, именно сэв формирует структуру нуклона в результате сферической деформации квантованного пространства-времени, определяя природу ядерных сил. итак, структура нуклона неразрывно связана со структурой квантованного пространства-времени, которая может быть представлена двумя эквивалентными упругими моделями: сеточной и твердотельной. с другой стороны, квантон представляет собой упругий резонатор, который задает темп хода пространственным часам, объединяя пространство и время в едином понятии квантованное пространство-время.

на фиг. 4 представлена сеточная упругая модель локального участка квантованного пространства-времени. такая модель удобна при анализе электромагнитных процессов и аналитическом выводе уравнений максвелла, показывая, что квантованное пространство-время является носителем классического электромагнетизма, проявлением единого поля сэв. квантоны 1 схематично показаны в проекции на плоскость. внутри квантонов размещены электрические 2 и магнитные 3 кварки, задавая ортогональность электрической и магнитной осей. внешнее взаимодействие кварков между квантонами определяет натяжение упругой квантованной среды.

на фиг. 5 представлена твердотельная упругая модель локального участка квантованного пространства-времени. такая модель удобна при анализе гравитационных процессов в результате деформации (искривления по эйнштейну) квантованного пространства-времени и формировании массы. гравитация, как и электромагнетизм, является проявлением свойств единого поля сэв. концентрация квантонов в единице объема недеформированного пространства-времени характеризуется квантовой плотностью среды p ₀ :

к т ₇ , квантонов Po = -y- = 3,55 - 10 ⁷⁵ (5)

L _qo м где k ₃ =l,44 - коэффициент заполнения вакуума квантонами шаровой формы;

L _qo = 0,74 - 10 м - расчетный диаметр квантона в недеформированном пространстве.

на фиг. 6 показан процесс формирования массы у нуклона при сферическом сжатии (деформации) знакопеременной оболочкой нуклона квантованного пространства-времени. для этого необходимо представить объем упругой эластичной среды, заполненный квантонами, выделив в нем сферическую оболочку радиусом R ₀ . далее эту оболочку начинаем сферически сжимать до радиуса Rs вместе с квантованной средой, повышая квантовую плотность среды внутри оболочки до величины p ₂ . сфера радиусом Rs представляет собой гравитационную границу раздела среды. с внешней стороны гравитационной границы квантованное пространство-время неравномерно растягивается (искривляется по эйнштейну), задавая распределение квантовой плотности p ₂ среды. с позиций векторного анализа, данный процесс сферической деформации квантованного пространства-времени представляет собой дивергенцию квантовой плотности среды и описывается гравитационным уравнением пуассона. двухкомпонентное решение уравнения пуассона определяет распределение квантовой плотности среды внутри и вне гравитационной границы в зависимости от расстояния г до центра системы:

где R _g - гравитационный радиус, м

к ^g - -7^ ^{~ ( )} где G - гравитационная постоянная; установлено, что гравитационный потенциал эквивалентен квантовой плотности среды P _o (5) с учетом коэффициента k _φ :

C _o = P _o /k _φ (8)

выражение (8) позволяет перейти в (6) от параметров квантовой плотности к распределению гравитационных потенциалов φi (с внешней стороны сферической границы раздела) и φ ₂ (внутри сферы) при сферической деформации квантованного пространства-времени :

на фиг. 7 представлена гравитационная диаграмма распределения квантовой плотности среды (рi и p ₂ ) и гравитационных потенциалов (φi=C ² и φ ₂ ) в результате сферической деформации квантованного пространства-времени при формировании массы частицы (тела). внутри гравитационной границы наблюдается увеличение квантовой плотности среды p ₂ относительно равновесного (исходного) состояния p ₀ и увеличение гравитационного потенциала φ ₂ относительно C^ . в современном представлении состояние равновесных уровней p ₀ и C^ принято за нулевую шкалу уровней, от которой идет отсчет.

с внешней стороны гравитационной границы в результате перераспределения квантовой плотности среды формируется внешнее гравитационное поле частицы (тела) в виде гравитационной ямы. на самой гравитационной границе (радиус Rs) наблюдается скачок квантовой плотности среды 2p _ns и гравитационного потенциала 2φ _ns , определяя глубину гравитационной ямы (где φ _ns - уровень ньютоновского потенциала на гравитационной границе, p _ns - эквивалентный потенциалу φ _ns уровень квантовой плотности среды).

двухмерная гравитационная диаграмма (фиг. 7) представляет собой трехмерный (фиг. 6) аналог сферической деформации квантованного пространства-времени при формировании массы частицы (тела), наглядно демонстрируя графические зависимости распределения квантовой плотности среды и гравитационных потенциалов внутри гравитационной границы, и вне ее. масса - это исходный параметр гравитации, и как видно, представляет собой вторичное образование внутри квантованного пространства-времени, как специфическое проявление единого поля сэв.

энергия W сферической деформации квантованного пространства времени при формировании массы частицы (тела) полностью описывается эйнштейновским

законом эквивалентности массы и энергии W=m ₀ C _p (3). поэтому, рассматривая процессы освобождения энергии атомного ядра, в основе которых положен эффект дефекта массы, необходимо увязывать эту энергию с освобождением энергии деформации квантованного пространства-времени при изменении массы нуклонов в ядерных реакциях. и в этом случае, с позиций теории суперобъединения, ядерная энергия сводится к энергии единого поля сэв.

поскольку данное изобретение направлено на повышение эффективности освобождения энергии атомного ядра, необходимо показать, что ядерные силы есть силы кулоновского взаимодействия знакопеременных оболочек нуклонов внутри атомного ядра (леонов в.с. электрическая природа ядерных сил. - M.: агроконсалт, 2001) [9].

на фиг. 8 показано кулоновское взаимодействие знакопеременных кварковых оболочек двух нуклонов внутри легкого ядра (дейтрона) изотопа водорода (дейтерия), включающего протон и нейтрон. расчетным путем установлено, что оболочка нейтрона включает 70 кварков положительной и отрицательной полярности поровну, определяя в целом электрическую нейтральность нейтрона. оболочка протона содержит 69 кварков, причем один кварк положительной полярности не компенсирован и определяет в целом заряд протона. остальные 68 кварков протона отрицательной и положительной полярности распределены в оболочке поровну и полностью скомпенсированы.

знакопеременное поле (поле чередующихся по знаку зарядов 4 и 5) оболочек нуклонов - это поле короткодействующее (контактное). при контакте двух нуклонов, независимо от наличия некомпенсированного заряда, оболочки под действием кулоновских сил Fi и F ₂ притягиваются друг к другу. на фиг. 9 представлены графические зависимости изменения силы взаимодействия между нуклонами от расстояния между оболочками в виде функции f _r (k _r ) (леонов в.с. электрическая природа ядерных сил. - M.: агроконсалт, 2001) [9]. как видно, ядерные силы, как силы кулоновского притяжения оболочек, - это силы короткодействующие на расстояниях порядка 10 ^~15 м. при дальнейшем сближении нуклонов начинают проявляться силы отталкивания, и как было установлено теорией суперобъединения, основная компонента этих сил - это силы антигравитационного отталкивания. антигравитация, как параметр отрицательного градиента квантовой плотности среды, формируется кварками внутри оболочки нуклонов на расстояниях менее 10 ^~~15 м, и очень широко распространена в физике элементарных частиц и

атомного ядра при описании сил отталкивания на малых расстояниях.

благодаря этому исключается также коллапс кварковых оболочек нуклонов.

с другой стороны, как было показано, знакопеременная оболочка нуклона формирует его массу в результате сферической деформации квантованного пространства-времени. при этом пространство искривляется, образуя вокруг нуклона гравитационную яму за пределами гравитационной границы (фиг. 7).

наличие гравитационной ямы в соответствии с принципом суперпозиции полей характеризует и атомное ядро, поскольку гравитационная яма каждого отдельного нуклона в ядре увеличивает в целом гравитационную яму ядра. у тяжелых элементов гравитационная яма достигает критических значений, ослабевая действие ядерных сил. до теории суперобъединения, наличие гравитационной ямы на ослабление ядерных сил между нуклонами не учитывалось.

на фиг. 10 показана для сравнения глубина гравитационной ямы ядер легкого 6 (рпsi) и тяжелого 7 (рпsг) элементов, где p _пs i и p _ns г - скачки квантовой плотности среды на гравитационной границе раздела легкого и тяжелого ядер, соответственно. как видно, ядро тяжелого элемента находится в более глубокой гравитационной яме в области меньшей квантовой плотности среды (p _o -p _пs 2) относительно p ₀ . в теории суперобъединения установлено, что величина электрических и гравитационных взаимодействий определяется квантовой плотностью среды, и с ее уменьшением уменьшается притяжение, увеличивается разрывное натяжение квантованной среды и увеличивается зона антигравитационного отталкивания. по этой причине ядра тяжелых элементов неустойчивы и подвержены естественному распаду под действием возмущающих флуктуационных факторов.

кроме того, у тяжелых элементов нарушается сферическая симметрия нуклонов ввиду их большого количества внутри гравитационной ямы, которая ведет к изменению их массы. поэтому при распаде тяжелого ядра на осколки или синтезе новых ядер возникает дефект масс, и в данном случае неважно с каким знаком, важно, что происходит волновое возмущение квантованного пространства-времени и рождение в нем квантов излучения (тепловых фотонов, оптического излучения, гамма- квантов). необходимо отметить, что производство тепловой энергии в ядерных реакциях связано с производством тепловых (инфракрасных) низкоэнергетических фотонов.

в ядерной энергетике расщепление ядер тяжелых элементов осуществляют нейтронами. с позиций квантовой теории, перенос нейтрона в квантованном

пространстве-времени представляет собой волновой перенос сферической деформации квантованной среды, то есть, представляет собой волновой перенос массы (фиг. 6 и 7). это определяет фундаментальность принципа корпускулярно-волнового дуализма, когда частица (ядро, тело) одновременно проявляет свои волновые и корпускулярные свойства. в данном случае масса рассматривается как деформационная одиночная волна, разновидность гравитационной волны по типу солитона.

поэтому, когда нейтрон бьет по тяжелому ядру, импульс создается массой нейтрона, а точнее, сферической волной, энергия деформации которой и представляет эквивалент массы. но как уже отмечалось, формировать ускоренный поток нейтронов и эффективно управлять им, ввиду электрической нейтральности частицы, не представляется возможным. активно дестабилизировать устойчивость тяжелого ядра внутри гравитационной ямы предлагается с помощью концентрированной продольной гравитационной волны. продольная гравитационная волна представляет собой энергетические сгустки в виде зон сжатия и разряжения квантованного пространства-времени. в данном изобретении не рассматриваются вопросы генерирования гравитационной волны, а только предлагается ее использование для расщепления ядер тяжелых элементов. квантовые генераторы гравитационных волн называются гразерами (гразеры не путать с газерами - генераторами гамма-излучения). более подробно процессы генерирования продольных гравитационных волн конструкция генераторов рассмотрены в работах: патент рф N° 2184384 «Cпocoб генерирования и приема гравитационных волн и устройство для его реализации (вapиaнты)». бюл. JNb 18, 2002) [7], леонов в. с. открытие гравитационных волн профессором вейником. - M.: агроконсалт, 2001) [8]. таким образом, замена потока нейтронов, как частиц-волн, на эквивалентный поток энергетических сгустков в виде зон сжатия и разряжения квантованного пространства-времени в гравитационной волне, составляет собой предмет изобретения, который в формуле изобретения отмечен как «и далее расщепляют ядра тяжелых элементов воздействием на поток мелкодисперсных частиц продольной гравитационной вoлнoй».

замена нейтронов на гравитационную волну имеет существенные преимущества для получения управляемой ядерной реакции. гравитационную волну можно генерировать и активно управлять ее интенсивностью в широком диапазоне энергий. гравитационную волну можно мгновенно отключить, остановив ядерную реакцию.

на фиг. 11 представлена схема реализации предлагаемого способа получения управляемой ядерной реакцией, включающая поток жидкости (или газа) 8, мелкодисперсные частицы 9 из тяжелых элементов, реактор 10, квантовый генератор гравитационных волн (гразер) 11. управление ядерной реакцией производится следующим образом. на исходный поток жидкости (или газа) 8, включающего мелкодисперсные частицы 9 из тяжелых элементов, заключенных внутри реактора 10, воздействуют продольной гравитационной волной от генератора (гразера) 11. под действием гравитационной волны ядра тяжелых элементов расщепляются на осколки, выделяя энергию, то есть частицы взрываются в потоке. полученная энергия идет на нагрев жидкости (или газа) 8. далее тепло 12 подается по назначению (для обогрева и/или получения электроэнергии). концентрация тяжелых элементов в объеме жидкости (или газа, или твердой среды) менее критической массы, исключает самопроизвольную цепную реакцию, обеспечивая безопасность реактора. предложенный способ предназначен также и для глубокой переработки ядерного топлива и дезактивации оят и рао. глубокая переработка заключается в том, что все тяжелые ядра, входящие в состав мелкодисперсной частицы 9 (фиг. 11) в потоке жидкости или газа или твердой среды, расщепляются на нерадиоактивные осколки. для дезактивации оят и рао, содержащих радиоактивные элементы, их перерабатывают в мелкодисперсный порошок, который направляют для «дoжигaния» в реактор 10 (фиг. 11).

исследования в области продольных гравитационных волн изначально были проведены при воздействии деформационных нагрузок на вещество (леонов в. с. открытие гравитационных волн профессором вейником. - M.: агроконсалт, 2001) [8]. сильные деформационные возмущения вещества наблюдаются в эффекте кавитации и эффекте сверхглубокого проникновения тонкодисперсных частиц в твердые мишени (леонов в. с. холодный синтез в эффекте ушеренко и его применение в энергетике. - M.: агроконсалт, 2001) [6]. это означает, что в указанных эффектах происходит импульсное самопроизвольное возбуждение гравитационных волн, которое можно усилить воздействием внешней гравитационной волны. в формуле изобретения это отражено как «и далее расщепляют ядра тяжелых элементов воздействием на поток мелкодисперсных частиц продольной гравитационной волной и/или воздействием кавитации в жидких средах и/или воздействием режима сверхглубокого проникновения в твердых cpeдax».

на фиг. 12 представлена схема реализации ядерной реакции, включающая реактор 10, поток жидкости 8, мелкодисперсные частицы 9 тяжелых элементов, генератор (гразер) 11, сопло 13.

в реакторе 10 кавитационное облако формируется при прохождении потока жидкости 8 под давлением через сопло 13. поток жидкости 8 включает мелкодисперсные частицы 9 тяжелых элементов. при воздействии внешней гравитационной волны на кавитационное облако 14 внутри потока жидкости 8 происходит расщепление тяжелых элементов внутри мелкодисперсной частицы 9. продольную гравитационную волну создает генератор (гразер) 11. совместное действие кавитации и внешней гравитационной волны позволяет повысить эффективность расщепления тяжелых элементов, входящих в состав мелкодисперсных частиц 9 внутри кавитационного облака 14. выделенная энергия нагревает жидкость, и далее тепло 12 подается потребителю.

наличие большого количества кавитационных пузырьков в кавитационном облаке 14, их образование и схлопывание создает специфический шум (акустическое поле), спектр которого достигает ультразвуковой области в несколько сотен кгц. необходимо отметить, что кавитационные процессы очень быстротечные: время схлопывания кавитационных пузырьков составляет всего порядка 10 ^~~6 секунды. при этом внутри пузырька давление достигает 100 мпа (-1000 атм), а температура -10 000 C ⁰ . именно сильные деформационные процессы при кавитации ведут к генерированию гравитационных волн, того же ультразвука, только в квантованном пространстве- времени, как аналога твердотельной модели (фиг. 5). это отражено в формуле изобретения: «и/или воздействием кавитации в жидких cpeдax».

на фиг. 13 представлена схема реализации ядерной реакции при воздействии внешней гравитационной волны в режиме сверхглубокого проникновения мелкодисперсных частиц, включающая реактор 10, воздушную смесь 8, мелкодисперсные частицы 9 тяжелых элементов, генератор гравитационных волн (гразер) 11 , ускорительное сопло 15.

воздушная смесь 8 под давлением с включением мелкодисперсных частиц 9 ускоряется в сопле 15 до скорости порядка 1 км/с. ускоренный поток 16 направляется в твердотельную мишень реактора 10. одновременно на твердотельную мишень реактора 10 воздействуют гравитационной волной от генератора (гразера) 11. это активирует режим сверхглубокого проникновения мелкодисперсных частиц в твердотельную мишень реактора 10 с образованием каналов 17 энерговыделения,

запуская ядерную реакцию расщепления тяжелых элементов в составе мелкодисперсных частиц. полученная тепловая энергия 12 через водяной теплообменник 18 подается потребителю.

в режиме сверхглубокого проникновения наблюдается разогрев и проплавление канала энерговыделения, который «cxлoпывaeт» вслед за частицей подобно кавитационному пузырьку в жидкости. эффект сверхглубокого проникновения характеризуется сильными деформационными эффектами, генерирующими гравитационные волны в твердой мишени. при одновременном воздействии внешней гравитационной волны существенно увеличивается эффективность расщепления тяжелых элементов в мелкодисперсной частице, обеспечивая полное протекание ядерной реакции. это отражено в формуле изобретения: «и/или воздействием режима сверхглубокого проникновения в твердых cpeдax».

в результате использования предлагаемого изобретения, по сравнению с известным, достигается высокая эффективность управления ядерной реакцией, ядерная реакция может быть мгновенно остановлена и продолжена при различных режимах энерговыделения с глубокой отработкой ядерного топлива при существенном уменьшении или полном отсутствии радиоактивных отходов. кроме того, предлагаемый способ позволяет проводить дезактивацию уже имеющихся оят и рао за счет их более полного «cжигaния».