Использование ускорителей и явлений столкновения элементарных частиц с энергией высокого порядка для генерации электрической энергии. Проект «Электрон». Монография

Использование ускорителей и явлений столкновения элементарных частиц с энергией высокого порядка для генерации электрической энергии. Проект «Электрон». Монография
Фаррух Муроджонович Шарофутдинов

Ибратжон Хатамович Алиев

В монографии представлена вводная часть в физику ядерных реакций, описано исследование по использованию 6 ядерных реакций на ускорителях как источники энергии. Описана полноценная установка действующая на этом принципе и являющаяся решением проблемы глобального недостатка электрической энергии. Книга адресована всем исследователям в области атомного ядра и элементарных частиц, преподавателям ВУЗов, магистрам, студентам и всем, кого интересует будущее прогресса и науки.

Использование ускорителей и явлений столкновения элементарных частиц с энергией высокого порядка для генерации электрической энергии. Проект «Электрон»

Монография

Ибратжон Хатамович Алиев

Фаррух Муроджонович Шарофутдинов

Редактор Боходир Хошимович Каримов

Иллюстратор Ибратжон Хатамович Алиев

Дизайнер обложки Ибратжон Хатамович Алиев

Рецензент, доктор технических наук, профессор Национального Университета Узбекистана Оббосхон Хакимович Кулдашев

Рецензент, доктор физико-математических наук, профессор физико-математического факультета Ферганского Государственного Университета Салим Мадрахимович Отажонов

Рецензент, кандидат физико-математических наук, доцент физико-математического факультета Ферганского Государственного Университета Боходир Хошимович Каримов

Рецензент, кандидат физико-математических наук, доцент физико-математического факультета Ферганского Политехнического Института Султонали Мукарамович Абдурахмонов

Рецензент, доктор философии по физико-математическим наукам, старший преподаватель физико-математического факультета Ферганского Государственного Университета Сапура Маликовна Зайнолобийдинова

Рецензент, старший преподаватель физико-математического факультета Ферганского Государственного Университета Дилшод Кулдошалиевич Юлдошалиев

Дизайнер обложки Фаррух Муроджонович Шарофутдинов

Иллюстратор Фаррух Муроджонович Шарофутдинов

Педагогический консультант по 1 разделу, кандидат философских наук, доцент кафедры социологии Ферганского Государственного Университета Бахромжон Номонжонов

Педагогический консультант по 1 разделу, кандидат педагогических наук, доцент кафедры информационной безопасности Ферганского Филиала Ташкентского Университета Информационных Технологий Иномжон Уктамович Билолов

Корректор Ибратжон Хатамович Алиев

Корректор Гульноза Мухтаровна Собирова

Физический консультант Абдурасул Абдусолиевич Эргашев

Корректор Абдурасул Абдусолиевич Эргашев

© Ибратжон Хатамович Алиев, 2021

© Фаррух Муроджонович Шарофутдинов, 2021

© Ибратжон Хатамович Алиев, иллюстрации, 2021

© Ибратжон Хатамович Алиев, дизайн обложки, 2021

© Фаррух Муроджонович Шарофутдинов, дизайн обложки, 2021

© Фаррух Муроджонович Шарофутдинов, иллюстрации, 2021

ISBN 978-5-0055-8702-2

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Предисловие

    Наш мир погружён в огромный океан энергии, мы летим в бесконечном пространстве с непостижимой скоростью. Всё вокруг вращается, движется – всё энергия. Перед нами грандиозная задача – найти способы добычи этой энергии. Тогда, извлекая её из этого неисчерпаемого источника, человечество будет двигаться вперёд гигантскими шагами!
    Никола Тесла

Энергия важна для всего человечества ещё с древних времён. С каждым днём человек потребляет всё больше и больше энергии, и если раньше основным источником энергии был огонь, то сегодня его роль всё чаще начинает выполнять электрический ток. При помощи электричества зажигаются лампы, работают компьютеры, печатаются книги, греется пища и уже ездят машины. Электричество вошло во все уголки жизнедеятельности человека и является важнейшим ресурсом.

Впервые работы по генерации электрического тока начинались с экспериментов по исследованию электромагнитной индукции Майклом Фарадеем, но долгое время эти работы не были реализованы в лице промышленных станций и установок. Изначально, использовались лишь паровые машины для выполнения определённой работы Джеймсом Уаттом, и лишь после изобретения обмотки якорей динамоэлектрических машин бельгийцем Зенобом Теофилом Граммом в 1871 году, стало возможно промышленно получать электрический ток.

Таким образом первой электростанций стала гидроэлектростанция, созданная в 1878 году английским инженером, бароном Уильямом Армстронгом в своём поместье Крэгсайд, в Англии. Вырабатываемое электричество применялось для освещения, отопления, горячего водоснабжения и других работ в хозяйстве.

Но для народа и всего человечества, электричество начало служить лишь через 4 года, зимой 12 января 1882 года в Лондоне, когда заработала первая в мире общественная угольная электрическая станция Томаса Эдисона, построенная по его же проекту. С тех пор человечество промышленно использует электрический ток, конечно с тех пор многое уже изменилось, были внедрены технологии знаменитого изобретателя Николы Тесла по использованию генераторов переменного тока, как и в системах электропередач, на той же основе переменного тока.

Но также, чтобы удовлетворить свои потребности человек изобрёл целый ряд способов и технологий для получения и генерации электрического тока в большом масштабе. Но все ли эти способы столь безопасны и удаётся ли им полноценно выполнять свою функцию?

На сегодняшний день для генерации электрического тока и удовлетворения потребностей человечества в данном ресурсе, используются технологии генерации электрической энергии из тепла (давления пара), что ярко выражено в технологиях ТЭС (теплоэлектростанций), где при помощи сжигания каменного угля, природного газа и других горючих ресурсов, имеющих в своей структуре некоторый энергетический потенциал, получают пар создающий достаточное давление для движения турбин парогенератора, который используя явление электромагнитной индукции преобразует кинетическую энергию (энергию движения, в данном случае энергия вращения, турбин под действием силы пара), то есть силу давления пара в электрический ток, который уже передаётся по ЛЭП (линиям электропередач) к потребителям для дальнейшего использования.

Также в качестве источников электрической энергии используются ГЭС (гидроэлектростанции), АЭС (атомные электростанции), ВЭС (ветряные электростанции), СПЭС (солнечные панельные электростанции). Также известны и другие технологии, наподобие методов получения тока из молний, волн и других природных сил, но они не применяются в большом масштабе, по этой причине достаточно рассмотреть только вышеуказанные типы электростанций, со своими методами генерирования большой электрической энергии.

Технология ТЭС, была рассмотрена, если останавливаться на ГЭС, то данная электростанция основана на генерации электрического тока из кинетической, а в случае нахождения на большой высоте потенциальной (энергией, которой обладает объект, находясь на определённой высоте благодаря гравитационной силе или силе тяжести, при этом потенциальная энергия участвует с дальнейшим переходом в кинетическую) энергии воды и вращение турбин генератора на большой скорости и последующей генерацией электрического тока, также с использованием явления электромагнитной индукции, на которой основаны принципы всех электрогенераторов.

Следующий тип электростанции, а именно АЭС, являются станциями, принцип которых основан на одной из самых прогрессирующих и новейших методах получения электрической энергии, а именно – на основе генерации электрического тока из атомной энергии, которая выделяется после распада ядер урана-235 или урана-238 в зависимости от типа станции после их бомбардировки тепловыми (имеющие энергию, которая численно равняется энергии при нормальной температуре) нейтронами. За счёт того, что после каждой последующей реакции, выделяется максимум 3, а чаще по 2 нейтрона дополнительно, возникает цепная реакция с выделением по 200 МэВ, при каждой реакции, со скоростным увеличением общей энергии тела, что приводит к увеличению температуры.

А при этом наступает момент, когда энергии достаточно для передачи её воде, которая облучается и передаёт тепло второму водяному контуру, по которому уже циркулирующая вода вращает парогенераторы, при этом температура не достигает критических температур, за счёт того, что вода находится под давлением, что повышает уровни постоянных температур для данной жидкости.

Описывая ВЭС, стоит отметить, что принцип электромагнитной индукции там также сохранён и используется не один генератор, которые вращаются под силой ветра, хоть они и вращаются с меньшей частотой, соответственно генерируя меньшую мощность.

Завершающим, также и с каждым днём становящий более популярным и актуальным является СПЭС. Этот тип станции по методу генерации электрического тока кардинально отличается от остальных. Этот тип станций основан на явлении фотоэлектронной эмиссии, который происходит при облучении солнечным светом специально изготовленных панелей, электрический заряд, образующийся при этом выводится и переводятся уже к линиям ЛЭП.

Но стоит также заметить, что каждый тип электрических станций имеет существенные минусы, разумеется не в своей конструкции, а в эффекте, оказываемом на природу и на окружающую среду. К примеру, ТЭС [8] генерируют огромное количество карбоната ангидрида, который выбрасывается в атмосферу и вызывает такой эффект, который именуется как глобальное потепление, являющееся следствием так называемого парникового эффекта.

Опишем все данные проблемы для последующих электростанций:

ГЭС [9]: