Способ рассеяния тепла от импульсного источника тепла

 

Изобретение позволяет увеличить эффективность рассеяния тепла от импульсного источника путем использования в качестве поглотителя тепла диссоциирующего раствора газа в монокристалле, при этом объем поглотителя тока выполняется большим, чем обьем зоны нагрева поглотителя тепла. В случае, когда поверхность теплового фронта пучка тепла эквидистантна по отношению к поверхности поглотителя 1 тепла, процесс идет наиболее эффективно. Сущность изобретения заключается в том, что поглотитель 1 помещен в емкость 2, заполненную тем же газом 3, что растворен в монокристалле. Циркулируя по замкнутому контуру, газ 3 отводит от поглотителя 1 образующееся при взаимодействии с пучком тепло. Контролируя температуру циркулирующего газа 3, можно поддерживать установившуюся температуру поглотителя 1 на заданном уровне. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (l I) (5I)5

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР 4ОВЯ,Щ г

)1 (ГОСПАТЕНТ СССР) 1,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Я! . »

Ъ

К ABTOPCKOtb/tY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872710/21 (22) 27.07.90 (46) 07.12.92. Бюл. ¹ 45 (75) Л.О,Балиев (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 391761, кл. Н 05 К7/20, 1969.

Авторское свидетельство СССР

¹ 658799, кл. Н 05 К 7/20, 1976. (54) СПОСОБ РАССЕЯНИЯ ТЕПЛА ОТ ИМПУЛЬСНОГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛА. (57) Изобретение позволяет увеличить эффективность рассеяния тепла от импульсного источника путем использования в качестве поглотителя тепла диссоциирую-" щего раствора газа в монокристалле, при этом объем поглотителя тока выполняется большим, чем объем эоны нагрева поглотителя тепла. В случае, когда йоверхность тепЛового фронта пучка тепла эквидистантна по отношению к поверхности поглотителя 1 тепла, процесс идет наиболее эффективно.

Сущность изобретения заключается в том, что поглотитель 1 помещен в емкость 2, заполненную тем же газом 3, что растворен в монокристалле. Циркулируя йо замкнутому контуру, гаэ 3 отводит от поглотителя 1 образующееся при взаимодействии с пучком тепло. Контролируя температуру циркулирующего газа 3, можно поддерживать установившуюся температуру поглотителя 1 на заданном уровне. 2 з,п. ф-лы, 1 ил.

1780202

15

25

Vn>Vs

Заявляемое техническое решение о1.носится к теплотехйике и может быть inenonbзовано для рассеяния тепла от импульсного источника с большой мощностью тепловыделения.

Известен способ рассеяния тепла от импульсного источника с использованием поглотителя, охлаждаемого в период между импульсами и представляющего собой сплав Вуда (1).

Недостатком данного способа является низкая эффективность рассеяния тепла.

Зэ прототип взят способ рассеяния тепла от импульсного источника с использованием поглотителя, охлаждаемого в период между импульсами и представляющего собой термически диссоциирующий раствор газа в твердом теле, помещенный в среде своего адсорбата (2).

Недостатком данного способа является низкая эффективность рассеяния тепла.

Целью настоящего изобретения является увеличение эффективности рассеяния.

Укаэайная цель достигается тем, что с при рассеянии тепла от импульсного источника с использованйем поглотителя, пред ставляющего собой термически диссоциирулщий раствор газа в твердом теле, поглотитель размещают в среде своего адсорбата. обеспечивают взаимодействие импульсного источника тепла с поглотителем с образованием зоны нагрева, а также отвод тейла от поглотителя, а в качестве твердого тела используют монокристалл, причем объем поглотителя выбирают из условия ством обратимой термической диссоциации, используется в качестве мишени для получения вторичных частиц в протонном ускорителе. Указан н ы и поглотитель помещен в емкость 2, заполненную тем же газом

3, что растворен в кристалле. Циркулируя по замкнутому контуру, образованному емкостью 2, трубопроводами 4, насосом 5 и теплообменником 6, газ 3 отводит от поглотителя 1 образующееся при взаимодействии с пучком тепло. Контролируя температуру циркулирующего газа можно поддерживать установившуюся температуру поглотителя на заданном уровне.

Если в качестве поглотителя использовать раствор водорода в монокристалле титана со стехиометрией, близкой к TiHg, то из соображений оптимального режима получения вторичных частиц и условий рассеяния тепла, он должен представлять собой прямоугольный параллелепипед длинной 25 см и сечением 1x1 сМ -.

При попадании пучка (сечение пучка 4х4 мм ) в поглотитель произойдет выделение тепла, Температура поглотителя при этом возрастает до температуры диссоциации (установившаяся температура поглотителя должна быть несколько ниже температуры диссоциации) и начнется процесс термической диссоциации поглотителя. При этом протонный газ, находящийся в зоне диссоциации (в начальный момент зона диссоциации будет определятся зоной нагрева, т.е. прямоугольным параллелепипедом с основанием 4х4 мм и длиной равной длине мишени), обретет подвижность относительно решетки монокристалла титана. Этот процесс, как известно, будет сопровождаться фазовым переходом второго рода (перегде V, — объем поглотителя;, V> — обьем зоны нагрева.

Наиболее эффективно процесс рассеяния идет,.когда поверхность поглотителя выполняют из условия эквидистантности по отношению к предполагаемой поверхности теплового фронта.

Использование в качестве твердого тела монокристалла позволяет упорядочить направления передачи тепла в т.н. "протонном газе" и тем самым увеличить эффективность рассеяния тепла.

Заявляемое устройство соответствует критерию "существенные отличия", т.к, в известной литературе отличительные признаки по данному назначению не использовались, На чертеже изображена конструктивная схема, поясняющая заявляемый способ, Поглотитель 1, выполненный из раствора газа в монокристалле, обладающем свой45

55 протонного газа). Таким образом, образуется как бы два различных канала теплопроводйости: один — в кристаллической решетке титана за счет колебаний атомов в узлах решетки; другой — в междуатомном пространстве за счет взаимодействий по типу соударений протонов протонного газа, стройка структуры кристаллической решетки титана в зоне диссоциации), в результате чего протонный газ приобретает дополнительную энергию (однако, за счет затрат энергии на перестройку структуры общий баланс энергии будет отрицательным, другими словами, процесс будет вносить эндотермический характер). На границе между зоной диссоциаЦии и гидридной зоной будет происходить передача энергии, В силу регулярности структуры монокристалла титана направление передачи энергии будет строго задано (кристаллическая решетка ти.тана будет задавать "коридоры" движения

1780202

Механизм теплопроводности протонного газа отличается от механизма теплопроводности известного из физики идеального газа из-за наличия по крайней мере двух принципиальных особенностей. Это, вопервых, постоянство прицельного параметра при соударениях протонов (обеспечивается регулярностью структуры монокристалла) и, во-вторых, строго выдЕленные направления передачи тепла (определяется ориентацией "коридоров" движения протонного газа), Указаннйе особе н ности изменяют механизм теплопроводности и придают ему динамический

10 характер(в отличии от механизма теплопроаодности идеального газа, носящего статистический характер). Это приводит к тому, 15 что скорость тепловой диффузии в протонном газе становится равной скорости звука. ся в поглотителе, будет ассимилирована протонным газом и рассеяна со скоростью распространения звука в этом газе. Часть водорода при этом выделится из поглотителя (когда фронт тепловой волны дойдет до поверхности поглотителя). Однако, после

25 того, как поглотитель остынет (благодаря циркуляции водорода по замкнутому контуру, включающему в себя теплообменник 6) до температуры ниже температуры диссоциации, начнется процесс поглощения во30 дорода титаном, который GYAeT продолжаться до обретения поглотителем первоначальной степени насыщения. После

Объем поглотителя 1 выбран большим, нежели объем зоны нагрева. Поэтому при образовании этой зоны (в результате взаимодействия поглотителя с протонным пучком) с необходимостью будет

Составитель Л.Балиев

Техред М,Моргентал . Корректор Э.Лончакова

Редактор

Заказ 4442 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35,,Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, yn,Ãàãàðèíà, 101

Таким образом, часть энергии, выделившей- 20 этого процесс нагрева может быть повто- 35 рен. образовываться и граница, с одной стороны которой будет находиться эона диссоциации, а с другой — гидридная эона. Это сделает возможным реализацию описанного механизма теплопроводности в протонном газе.

Поскольку поверхность мишени выполнена эквидистантно по отношению к поверхности теплового фронта, то время существования замкнутой границы между зоной диссоциации и гидридной зоной будет максимально, что соответствует наиболее эффективному рассеянию тепла (в области нарушения замкнутости этой границы перестает работать "протонный" механизм теплопроводности и, следовательно, скорость тепловой диффузии падает).

Формула изобретения

1. Способ рассеяния тепла от импульсного источника тепла. включающий установку на пути теплового потока от импульсного источника поглотителя тепла, в качестве которого йспользуют термически диссоциирующий раствор газа в твердом теле, помещенный в среду своего адсорбата, и отвод тепла от поглотителя тепла путем охлаждения его газом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности рассеяния; в качестве твердого поглотителя . тепла используют монокристалл, а указанный выше поглотитель тепла выполняют с объемом, большим объема зоны нагрева поглотителя тепла.

2, Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что поверхность поглотителя тепла выполняют эквидистантйо относительно поверхности теплового фронта.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве поглотителя тепла используют раствор водорода в монокристалле титана.