ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ВАКУУМА

Изобретение в виде солитонного преобразователя энергии вакуума относится к области нетрадиционных источников энергии.
В качестве аналога данного изобретения может быть использован высокодобротный кольцевой накопитель электромагнитной энергии в виде кольцевого резонатора электромагнитных волн [1].
В качестве аналога, наиболее близкого к изобретению по совокупности существенных признаков (прототипом), является устройство генератора электрической энергии в виде полупроводниковой плутониевой батареи, описанной в [2]. Данный прототип содержит в качестве излучающего элемента (эмиттера) сильно радиоактивный материал, например плутоний, который в результате распада ядра атома испускает, α, β, γ-лучи и нейтроны. Этот эмиттер окружен слоем полупроводника, например легированного кремния, который частично поглощает энергию этих лучей и в результате фотоэффекта генерирует и накапливает на поверхностях слоя электромагнитную энергию в виде постоянного электрического напряжения батареи. Коэффициент полезного действия таких источников не велик, менее 10%, и они экологически не безопасны, что предполагает их использование в ненаселенных и труднодоступных районах Земли, так как не требуют частой замены рабочего тела эмиттера (один раз в 20 лет для плутониевых эмиттеров). Кроме того, при малых габаритах непосредственно эмиттера они имеют большие габариты в силу необходимой радиоактивной защиты от излучения, интенсивность 10000-1000000 рентген/час.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в том, чтобы путем радиоактивного распада нейтронов, а следовательно, и ядер атомов инициировать упорядоченные самоорганизованные движения вакуума (эфира) в виде солитонов (электромагнитных солитонов) вакуума, которые накапливают скрытую энергию деформаций вакуума в кольцевом накопителе-резонаторе. Далее эта энергия в виде потока сверхвысокочастотной (СВЧ) электромагнитной волны выводится из накопителя для непосредственного использования. Электромагнитные солитоны (ЭМ-солитоны), индуцированные в вакууме (эфире), представляют собой нелинейно связанное состояние трех известных полей: поля кривизны растяжения-сжатия Гука среды эфира в форме электромагнитного поля Максвелла, поля кривизны кручения Картана крутильной деформации Риччи (или крутильного сдвига) среды эфира в форме нейтринного поля Дирака, поля кривизны Римана-Кристоффеля квадрупольной деформации (или чистого сдвига Гука) среды эфира в форме гравитационного поля Ньютона-Эйнштейна. На базе этих теоретических предпосылок был создан и испытан указанный прототип генератора, где в качестве передающего и приемного элемента использовалась антенна ЭМ-солитонов [3].
3
Описанный в [3, 6] передатчик и приемник ЭМ-солитонов использовался в качестве активного излучающего и принимающего антенного элемента солитонного генератора энергии (СГЭ). При этом следует отметить, что в этом элементе антенны сначала индуцируется система импульсов бегущих магнитных солитонов (М-солитонов) когерентных спинов ферримагнитного (гиротропного) элемента антенны. Антены покрыты слоем диэлектрического материала. Эти импульсы М-солитонов в своем движении материализуют бегущую спиральную антенну бегущей электромагнитной волны в форме полевых многолистников. Причем осевое излучение этой бегущей спиральной антенны является устойчивым сверхнаправленным излучением, что практически не реализуемо для линейных электродинамических антенных систем. Но именно на этих неустойчивых состояниях поля, являющихся сепаратрисами фазового пространства канонических переменных поля, описываемого линейной электродинамикой, стабилизируются гармоники нелинейного поля в виде уединенного пакета волн в форме солитона путем самофазирования, самосинхронизации и самоорганизации этих гармоник в собственном многомерном расслоенном пространстве солитона. Благодаря тому, что длина ЭМ-солитона менее 0,2 мм (это пакет сильно замедленных спиновых волн ферримагнетика) на длине ферримагнитного элемента длиной ~20 мм укладывается более 200 когерентных гармоник М-солитона и, следовательно, ЭМ-солитона вакуума. Более того, в силу кубической (и других высших степеней) нелинейности поля солитона парциальные диаграммы направленности излучений каждого солитона и его гармоник многократно естественным образом перемножаются в ферримагнитном элементе как корреляторе, создавая эффект устойчивой сверхнаправленности антенны ЭМ-солитонов. Тем самым обеспечивается наблюдаемая в эксперименте ширина солитонного луча менее 20 угл. мин игольчатой диаграммы направленности в диапазоне частот 3-10 ГГц (на длине электромагнитной волны 10-3 см) при сверхмалых габаритах антенны ~2×2×2 см . При этом в сечении СВЧ-разъема антенны выполняется условие идеального согласования (КСВ≈1) во всем указанном диапазоне частот существования солитона, когда на выходе антенны он согласован с волновым сопротивлением вакуума (370 Ом), а на входе - с 50-омной микрополосковой СВЧ-линией передачи электромагнитной энергии. Что характерно только для солитонов с их принципиально безотражательной природой существования (генерацией и распространением). Длительность импульса ЭМ-солитона 3-30 не, скважность импульсов 10-1000. На несущей СВЧ-частоте 3-10 ГГц (с СВЧ-периодом ~0,3-0,1 не) в импульсе укладывается более 10 СВЧ-колебаний. Эти колебания модулируются по частоте, фазе, амплитуде или путем изменения степени заузливания многолистников поля ЭМ-солитонов, что является принципиально новой формой модуляции. Такая форма модуляции имеет практически неограниченную полосу пропускания, так как не связана с СВЧ-частотой и описывается топологическими инвариантами узлов электромагнитного поля, которые исследованы в работах [7, 8].
Принципиальная схема СГЭ показана на фиг.1, которая без раскрытия существенных признаков приведена в [12, 13]. Где обозначено 1 первый передатчик электромагнитных солитонов вакуума, 2 второй передатчик ЭМ-солитонов вакуума, 3 первый приемник ЭМ-солитонов вакуума, 4 второй приемник ЭМ-солитонов вакуума, 5 кольцевой волноводный накопитель-резонатор электромагнитной энергии вакуума, 6 электрическая петля вывода электромагнитной энергии из накопителя-резонатора, 7 СВЧ-выход электромагнитной энергии для использования, 8 радиоактивный ферримагнитный элемент ЭМ-солитонных антенн, покрытых слоем диэлектрического материала, 9 возбудитель магнитных солитонов в ферримагнитном элементе, 10 топологический узел полей магнитного солитона, 11 топологический узел полей электромагнитного солитона вакуума, 12 внешняя электрическая петля положительной обратной связи солитонного преобразователя энергии вакуума.
-8
3
-1
-2
2
28
2
Проблема преобразования или раскомпенсации скрытой упругой энергии вакуума, где вакуум рассматривается как упругая среда с огромной жесткостью К, равной обратной гравитационной постоянной Ньютона G=6,673·10 см·г·сек, выраженной через линейную плотность массы-энергии вакуума (или планкеона - кванта пространства-времени) К=с/G~10г/см (в единицах квадрата скорости света с), решается с помощью описанных ниже генераторов и приемников ЭМ-солитонов, включенных по замкнутой схеме кольцевого накопителя энергии, показанной на фиг 1. Принцип действия накопителя-преобразователя аналогичен работе часового механизма, где роль источника потенциальной энергии (пружины) выполняет указанная выше потенциальная энергия деформации крутильного сдвига-сжатия нулевых колебаний вакуума именно благодаря малой части указанной выше плотности энергии, которая выделяется в процессе β - радиоактивного распада нейтронов ядер атомов элемента антенны ЭМ-солитонов солитонного преобразователя энергии вакуума. Роль нелинейного спускового механизма с положительной обратной связью выполняют в совокупности ЭМ-солитоны передатчика в качестве анкерного колеса (нелинейного преобразователя энергии) и М-солитоны ферромагнитной антенны приемника в качестве анкерной вилки (распределителя энергии). Роль балансира (маятника) часов как накопителя кинетической энергии выполняет высокодобротный кольцевой (тороидальный) электромагнитный резонатор бегущей волны, индуктивно связанный с М-солитонами. Процесс накопления-преобразования состоит в следующем. Начальный импульс ЭМ-солитона малой энергии излучается первым передатчиком и принимается первым приемником ферромагнитного кольца с преобразованием в энергию М-солитона, который индуктивно связан с полостью тороида электромагнитного резонатора, где эта энергия резонансно усиливается и передается М-солитонам второго передатчика ЭМ-солитонов. В свою очередь, последние ЭМ-солитоны излучаются вторым передатчиком и принимаются вторым приемником ЭМ-солитонов с преобразованием их в ферромагнитном кольце этого приемника в М-солитоны, которые также индуктивно связаны с полостью тороида электромагнитного резонатора, где эта энергия опять резонансно усиливается и передается снова М-солитонам первого передатчика ЭМ-солитонов. Эти ЭМ-солитоны возросшей энергии опять излучаются первым передатчиком и цикл усиления повторяется необходимое число раз, а затем выводится для использования.
Следует отметить, что ферромагнитным элементом может служить намагниченная термоядерная плазма, обладающая сильным гиротропным свойством, необходимым для возбуждения в ней М-солитонов.
В заключение следует сказать, что излучатели ЭМ-солитонов являются генераторами "холодных" нейтрино-антинейтрино (энергии ~10 мкэв или частоты ~10 ГГц), поэтому их поле может быть использовано как катализатор холодного термоядерного синтеза в атомно-молекулярных системах или, наоборот, как замедлитель ядерных реакций. Кроме того в поле холодных нейтрино возможно стабильное существование тяжелых гиперонных ядер, гиперонных атомов, гиперонных молекул и гиперонного вещества. Ядра этих атомов образуют не протоны и нейтроны, а гипероны спина 3/2 и вместо электронной оболочки у них оболочка из тяжелых лептонов: µ-мезона или τ-лептона и др. "Ферромагнитный" излучатель ЭМ-солитонов из такого вещества будет обладать механической и электрической сверхпрочностью, выдерживая энергии более 100 ТВт для целей солитонных накопителей-преобразователей энергии вакуума.
Краткое описание элемента СГЭ в виде антенны ЭМ-солитонов состоит в следующем.
Принцип действия антенны ЭМ-солитонов основан на выводах теории о нелинейной связи трех полей в триединое поле ЭМ-солитона [6-9], конфигурация которого представляет собой узел трилистника на фиг.3, аналогичные решения в [14-16]. Электрическая и магнитная компоненты ЭМ-солитона замкнуты в три петли этого трилистника. Такая конфигурация полей обуславливает схему их генерации в антенне. Излучающая и приемная антенны ЭМ-солитонов устроены идентично, их конструкция приведена на фиг.2, и представляют собой гиротропную среду 1 из монокристаллического ферримагнитного железо-иттриевого граната (ЖИГ) с габаритами 10×5×0,5 мм, форма которых примерно соответствует трехмерному сечению неориентированной (проективно евклидовой) геометрии RP(2n) собственного внутреннего пространства ЭМ-солитона. Гиротропный элемент антенны намагничен внешним полем с помощью электромагнита 17 в соответствии с требуемой дисперсионной характеристикой магнитостатических волн (МСВ) на фиг.4. Кроме того, на фиг.2 показаны микрополосковые преобразователи (МП) 9 электромагнитной волны в качестве возбудителей магнитных солитонов (М-солитоны) в ЖИГ, выполненные по тонкопленочной технологии интегральных микросхем на поликоровой подложке 16. На МП размещается прокладка 13 из монокристаллического сегнетоэлектрика из ниобата лития толщиной 20 мкм в качестве индуктора СВЧ-гиперзвуковых колебаний, индуцируемых в ЖИГ. Гиротропный элемент антенны 1 легируется в области 14 и 15 радиоактивным изотопом железа-59, который входит в химический состав ЖИГ. Подвод СВЧ-электромагнитной волны к МП осуществляется по микрополосковому волноводу 18, а выход излучения ЭМ-солитонов осуществляется с противоположной стороны элемента 1 в форме узлов 11 поля ЭМ-солитонов вакуума.
Из гармоник МСВ образуется солитонный пакет магнитного солитона (М-солитона) в этом элементе, а затем М-солитон генерирует ЭМ-солитон вакуума. С целью исключения побочного (в данном случае мешающего) влияния классического электромагнитного поля Максвелла (как компоненты ЭМ-солитона) для однозначной идентификации излучения именно ЭМ-солитонов антенны размещены в электромагнитных экранах, кроме того, вспомогательные электронные системы возбуждения, модуляции, демодуляции, детектирования и регистрации сигналов имеют независимое (аккумуляторное) электропитание, которое также экранируется.
у
1
2
1
p
3
φ
Первая электромагнитная компонента ЭМ-солитона материализована в элементе антенны в виде СВЧ-спиновой электронной волны, частным случаем которой является СВЧ-магнитостатическая волна. В качестве возбудителей магнитостатических волн, а затем М-солитонов в элементах антенн используются микрополосковые преобразователи СВЧ-электромагнитной энергии, поступающей по волноводу от задающего СВЧ-генератора передатчика или СВЧ-гетеродина приемника. Конструкция МП (фиг.5) с компланарным микрополосковым волноводом 18 на поликоровой подложке 16 обеспечивает возбуждение МСВ на второй моде по поперечному волновому числу К дисперсионной характеристики на фиг.4, что исключает диссипацию энергии с безобменных мод МСВ на обменные спиновые моды через однородную спиновую прецессию и первую моду МСВ с длиной волны λ~1 мм. Кроме того, важно то, что именно 2-я мода МСВ (с нулевым значением потенциала на оси антенны) соответствует эквипотенциальной поверхности ЭМ-солитона в раздвоенной области элемента 1 на фиг.2 с кривой профиля сечения в виде лемнискаты. Для работы антенны на 2-ой моде МСВ обязательно должно быть выполнено условие, что шаг синфазно-антифазной решетки микрополосок МП равен длине волны второй гармоники Фурье по продольной оси МСВ, когда λ~λ/2=0,5 мм, как показано на фиг.4, это необходимо и для других целей, указанных ниже. Ввиду того, что процесс генерации М-солитонов МСВ описывается нелинейным дифференциальным уравнением, содержащим третью степень СВЧ-магнитного момента гиротропной среды, нелинейный резонанс М-солитона эффективен в диапазоне частот ω±δ ω на дисперсионной характеристике, в котором находится 3-я мода МСВ по поперечному волновому числу. Чтобы возбуждались в основном 2-я и 3-я моды в полосе частот δω на неэквидистантнои многомодовои дисперсионной характеристике (фиг.4), шаг подрешетки микрополосок МП 2, образующих синфазную антенну МСВ, выбирается равным λ=0,2 мм (третьей продольной гармонике МСВ). Такой способ селекции именно 3-й гармоники МСВ (а значит и солитонов) реализовывается путем выбора толщины 0,5 мм и ширины 5 мм элемента 1 (фиг.2), что определяло расположение ветвей мод дисперсионной характеристики. Кроме того, возбуждение М-солитонов МСВ (и ЭМ-солитонов вакуума) осуществляется импульсным СВЧ-сигналом длительностью 6-12 не на несущей частоте 5 ГГц или СВЧ-сигналом, который модулируется по фазе со скоростью d/dt=±2-50 МГц и амплитудой ±/1. Таким образом, конструкция МП и схема возбуждения позволяют перекачивать СВЧ-энергию почти без потерь со второй моды МСВ (линейного этапа возбуждения) на 3-ю моду уже М-солитонов (и ЭМ-солитонов), на которой и осуществляется нелинейное резонансное взаимодействие гармоник Фурье МСВ в солитонах. Эти же микрополосковые преобразователи используются в качестве индукторов гиперзвуковых колебания в СВЧ-сегнетоэлектрической монокристаллической пластинке, прижатой к ЖИГ, по своей сути такая пластинка становится открытым акустическим резонатором. В свою очередь гиперзвуковые колебания этого резонатора, как акустическая антенна, возбуждают гиперзвуковые волны ян-теллеровского типа коллективные колебания ядер атомов анти ферромагнитных подрешеток ферримагнетика. С одной стороны, эти электрон-вибронные волны увеличивают акустическую щель на дисперсионной характеристике МСВ, что способствует эффективному возбуждению М-солитонов в ЖИГ, а с другой, такое движение этих же ядер индуцирует СВЧ-волну инерции или эквивалентную ей (по Эйнштейну) волну гравитационного поля. Пластинка акустического резонатора располагается точно над микрополосками преобразователя в ближней (неволновой) зоне спиновых безобменных СВЧ-колебаний антиферромагнитных подрешеток ферримагнетика ЖИГ, так чтобы выполнялись условия квазистатического возбуждения именно МСВ в ЖИГ и синхроных с ними гиперзвуковых СВЧ-колебаний кристаллической решетки ииобат-литиевой монокристаллической пластинки. Благодаря эффекту Яна-Теллера движения ферромагнитных электронов и ядер в подрешетке сильно связаны, что обуславливает связь инерционно-гравитационной компоненты и электромагнитной (спиновой) компоненты в ЭМ-солитоне. Таким способом инерционно-гравитационная волна как вторая компонента триединого поля ЭМ-солитона участвует в процессе образования указанного выше триединого поля ЭМ-солитона.
С целью создания третьей компоненты единого поля ЭМ-солитона предпринимается достаточно сильное легирование гиротропного элемента антенны β-радиоактивными ферромагнитными изотопами, так как при этом типе распада излучается поле антинейтрино, которое, как поле крутильного сдвига эфира, участвует в образовании ЭМ-солитона согласно солитонным уравнениям.
0
±
-16
Третья компонента триединого поля ЭМ-солитона: антинейтринное поле генерируется при распаде нейтронов радиоактивных изотопов ядер антиферромагнитных подрешеток ферримагнетика антенны. Именно распад слабого, а точнее электрослабого, поля промежуточных Z, W бозонов [17] в объеме радиусом ~10 см согласно выводам теории в [20] своим упругим (электрическим) отталкиванием двух эфиров с противоположной ориентации их крутильных сдвигов индуцирует лабильность (неустойчивость) нейтрона, который распадается через 15 мин на протон, электрон и антинейтрино.
26
59
-8
-10
Время такого β-распада (постоянная времени выхода антинейтрино из нейтрона ядра Fе) порядка 10-10 сек [18] соответствует выбранной рабочей полосе частот (1-10 ГТц) возбуждения указанных выше магнитных солитонов преобразователями СВЧ-электромагнитной энергии 2 (фиг.2). В этом диапазоне частот СВЧ-электромагнитное поле М-солитона эффективно взаимодействует с низкочастотными (1-10 ГТц) модами пакета волн холодного антинейтрино (энергией ~20 мкэВ) с усилением амплитуды несущей частоты ~5 ГГц триединого поля ЭМ-солитона. Таким путем достигается синхронизация во времени взаимодействия этих двух компонент ЭМ-солитона. Пространственное взаимодействие становится возможным благодаря тому, что радиоактивные изотопы либо внедряются в структуру ферримагнетика и замещают обычные нерадиоактивные ядра в процессе легирования ионным имплантированием либо входят в химическую формулу ферромагнетика непосредственно в процессе выращивания монокристалла ферримагнетика. Для цели пространственной синхронизации компонент ЭМ-солитона область легирования поверхности ферримагнитного элемента антенны совмещается с областью наложения микрополосковых преобразователей МСВ на ЖИГ, а также с областью генерации гиперзвуковых колебаний в ниобат-литиевой пластине и, следовательно, с областью генерации электрон-ядерных колебаний в ЖИГ. То есть конструктивно совмещаются все три ближних зоны возбуждения трех волновых полей триединого поля ЭМ-солитона, состоящего из электромагнитной компоненты спинового поля М-солитона, инерционно-гравитационной компоненты гиперзвукового электрон-ядерного колебания антиферромагнитных подрешетки ЖИГ и нейтринной компоненты, генерированной в процессе β-радиоактивного распада нейтронов изотопов ядер тех же самых антиферромагнитных подрешеток гиротропного элемента ЭМ-солитонной антенны. На выходе антенны полностью сформированные ЭМ-солитоны излучаются в эфир. Причем клинообразная форма антенны на выходе ее способствует согласованию эквивалентного (для ЭМ-солитона) импеданса антенны и эфира.
Важно отметить, что прием ЭМ-солитонов возможен точно такой же антенной, но включенной на входе приемника, работающего в режиме сверхрегенератора. Таким образом, антенна ЭМ-солитонов вакуума является неотъемлемой составной частью не только передатчика ЭМ-солитонов, но и приемника ЭМ-солитонов вакуума. Особенность процесса генерации и приема ЭМ-солитонов заключается в том, что эти солитоны могут существовать только в виде пространственно-временных пакетов (импульсов) энергии, что обязательно предполагает наличие импульсных схем генерации и приема, связанных с антенной.
В основу принципа действия приемника положена схема сверхрегенеративного приема [19]. Блок-схема всего приемопередатчика показана на фиг.6, которая является составной частью СГЭ на фиг.1, размещаемой внутри накопителя-резонатора. На фиг.6 показаны приемник 1 с антенной А, передатчик 2, СВЧ-варикап 19, СВЧ-гетеродин 20, стробоскопический осциллограф 21, СВЧ-анализатор спектра 22, регулируемая СВЧ-линия задержки 23, квадратурный мост Ланже 24, регулируемый СВЧ-фазовращатель 25, СВЧ-ключ электронный 26, импульсный генератор 27, СВЧ-генератор 28, балансный синхродетектор 29.
Сигналом суперизации (вспышек вносимой положительной обратной связи) является собственный М-солитон (и соответственно ЭМ-солитон) гиротропного элемента антенны приемника. Указанные вспышки на частоте суперизации естественным образом соответствуют процессу зарождения М-солитона (как генератора бегущей волны) согласно критерию Лайтхилла, причем эта частота синхронна и синфазна несущей сверхвысокой частоте информационного сигнала передатчика, что достигается применением системы автоматической подстройки частоты и фазы (АГТЧФ). Естественность процесса суперизации заключается в том, что в приемной антенне именно локальная область пространства-времени собственного ЭМ-солитона (как локального генератора) вносит закритическую положительную обратную связь в электромагнитную цепь распределенного входного колебательного контура сверхрегенератора на частоте суперизации (вспышек ЭМ-солитона). Физически эта цепь существует в элементе антенны лишь в объеме бегущего М-солитона, материализующего схему устройства сверхрегенератора в полосе частот фликкер-шума этого солитона. В приемной антенне осуществляется фазовое взаимодействие в виде нелинейной мнимоединичной (винтовой) интерференции ЭМ-солитона, излученного передатчиком, и М-солитона приемника в проекции на 4-х мерное пространство-время. Это взаимодействие (или корреляция) обусловлено так называемым квантовым туннелирование нулевых мод (или инстантонов) в форме фликкер-шумов этих солитонов. Наблюдаемым эффектом такого действия является сдвиг частот собственных энергетических уровней солитона приемника (типа лэмбовского сдвига уровней электрона в атоме), а после интегрирования становится наблюдаемым сдвигом фаз, который регистрируется фазовым детектором. В приемнике несущая частота СВЧ-сигнала нелинейно восстанавливается по квадратурной схеме Гарднера, а затем фазомодулированный сигнал передатчика синхронно детектируется на балансном детекторе. Сигнал на выходе детектора пропорционален интегральному сдвигу фазы собственного ЭМ-солитона приемника после его нелинейного взаимодействия с ЭМ-солитоном, излученным передатчиком. Таким образом, ЭМ-солитоны одновременно выполняют функцию передатчика, носителя и приемника информации.
На основании описанного принципа работы солитонного преобразователя энергии вакуума следует, что существенный признак заявленного изобретения, обеспечивающий получение технического результата, направлен на достижение режима генерации, накопления и преобразования скрытой энергии вакуума в электромагнитную энергию, доступную для использования. Этот признак лежит в основе конструкции СГЭ на базе антенны ЭМ-солитонов, показанной на фиг.1.
Существенным признаком изобретения является тот факт, что антенны электромагнитных солитонов, являющиеся эмиттером замедленных антинейтрино, излученных β-радиоактивным ферромагнитным изотопом, образуют замкнутый объем кольцевого накопителя-резонатора электромагнитной энергии доступной для использования. Причем каждая антенна работает когерентно (синхронно и синфазно) со всеми антеннами, обеспечивая нелинейную интерференцию энергии сверхнаправленного излучения в кольцевом волноводе накопителя. Эти антенны образуют кольцевую фазированную антенную решетку (ФАР).
3
Как показано на фиг.1, из тождественных ячеек 1, 2 и 3, 4 приемопередатчика ЭМ-солитонов размером порядка 2×2×2 см собирается солитонный преобразователь. Каждая ячейка ФАР работает автономно, своим сверхнаправленным лучом магнитных солитонов 10 и ЭМ-солитонов 11 по каналу волновода и в комбинации с другими ячейками создает общий энергетический луч замкнутого канала 5 волновода-накопителя.
Устройство ячейки ФАР показано на фиг.7 и представляет собой жесткий кожух 5, который одновременно выполняет функцию замкнутого магнитопровода для четырех намагничивающих самарий-кобальтовых постоянных магнитов 17 с индукцией поля ~3000 Гс, размещенных в углах кожуха. Этот кожух композитный и состоит из магнитомягкого пермаллоя и медных листов, которые в совокупности являются экраном переменных и постоянных внешних магнитных и электрических помех. В центре кожуха по его оси симметрии расположена поликоровая пластина 16 толщиной 1 мм, которая является одновременно каркасом и диэлектриком 50-омной СВЧ-линии передачи для микрополосковых преобразователей 9, на ней размещаются пластины монокристалла β-радиоактивного ферримагнетика 1, соединенные в крест, и β-радиоактивные активаторы из урана или плутония 30 в бериллиевом замедлителе нейтронов 31.
Квадрупольное намагничивающее поле вблизи ферримагнетика создается с помощью четырех ферромагнитных концентраторов 32, соединенных магнитопроводом с намагничивающими постоянными магнитами 17. Дополнительно на магнитопроводах этих концентраторов намотана секционированная обмотка 33 электромагнита с максимальной напряженостью поля ~10 Э для целей задания формы неоднородности намагничивающего поля и управления сканированием луча в пространстве в коническом угле ±30 град.
На кожухе ячейки размещаются четыре β-радиоактивных активатора 30 из урана или плутония в бериллиевом замедлителе 6 для инициирования антинейтринного излучения при распаде нейтронов ядер легирующих изотопов железа-59, эффективно возбуждающем вакуум. Интенсивность нейтронного распада более 600 Кюри (~600 рентген/час) в одном элементе.
Расчет интенсивности радиоактивного легирования
10
-9
59
-9
-9
-5
26
Определение радиоактивности ведется из расчета, что 1 Кюри=3,7·10распадов/сек. Тогда масса изотопа с активностью 1 Кюри Q=7,7·10·A·T, где А - атомная масса, Т - период полураспада (в днях) [21]. Для β-радиоактивного изотопа Fе-A=59, Т=45,6, следовательно, Q=7,7·10·59·45,6=20716·10=2,07-10 г-20 мкг.
Несущая импульса СВЧ-магнитного солитона 3,7 или 5 ГГц.
3
В ферримагнитном элементе антенны протяженность этого солитона (длина волны) ~0,2 мм, ширина М-солитона равна ширине элемента антенны - 5 мм, толщина - 0,1 мм, занимаемый объем ~0,5 мм.
Поскольку габаритные размеры антенны равны:
длина (вдоль движения М-солитона) - 20 мм,
ширина - 5 мм,
толщина - 0,5 мм,
3
10
-5
объем - 20×5×0,5=50 мм, то на 1 пространственный импульс СВЧ М-солитона, в котором происходит хотя бы 1 акт взаимодействия холодного нейтрино и одного из фотонов этого солитона, в среднем необходимо ~100·3,7·10 распадов/сек=100 Кюри в объеме этого М-солитона, при этом необходимая масса изотопа возрастает до 100-Q=100·2,07·10 г=2 мг (размер обычной песчинки).
10
1
3
3
21
3
21
3
17
По одной из трех пространственных осей (вдоль движения М-солитона) распространяется ~1/3 всех нейтрино от всего количества распадов, поэтому необходимо увеличить число актов взаимодействия холодного нейтрино и одного из фотонов этого солитона в среднем еще в 3 раза до значения ~3·100·3,7·10 распадов/сек=300 Кюри в объеме этого М-солитона. Количество массы изотопа тогда возрастает в 3 раза, то есть масса изотопа в СВЧ-импульсе М-солитона возрастет до величины 3·100·Q=6 мг. Поскольку на одной продольной оси антенны распады равновероятны в двух противоположных направлениях, то необходимо увеличить число распадов еще в 2 раза, то есть общее число распадов создает активность 2·3·100·3,7·10 распадов/сек=600 Кюри и потребная масса изотопа увеличивается до величины 2·3·100·Q=12 мг (размер крупной песчинки). Удельная масса материала антенны из ЖИГ 5 г/см=5 мг/мм , тогда масса антенны ~250 мг. Таким образом, степень легирования равна 12/250≈1/20 или 5%. При плотности атомов монокристалла ЖИГ ~10 1/см это дает степень радиохимического разбавления решетки 10/20~10, что доступно для современных ионных имплантаторов.
-5
С учетом того, что естественный радиоактивный фон равен ~0,1 бэр/год=0,1/(360·24)=1,16·10 бэр/час=12 мкбэр/час или ~15 мкКюри (бэр - биологический эквивалент 1 рентгена), то, с точки зрения радиационной безопасности, активность 600 Кюри ~600 бэр/час составляет смертельную дозу облучения. Данный факт необходимо учитывать при работе с описанными элементами.
Предлагаемый солитонный преобразователь энергии вакуума на базе приемопередатчиков ЭМ-солитонов вакуума иллюстрируется на следующих чертежах.
Фиг.1. Принципиальная схема солитонного преобразователя энергии вакуума.
Фиг.2. Конструкция элемента антенны ЭМ-солитонов вакуума.
Фиг.3. Топологический узел трилистника поля магнитного солитона и ЭМ-солитона.
Фиг.4. Пространственная дисперсионная характеристика магнитостатической волны, из которой образуется магнитный солитон ферримагнетика антенны.
Фиг.5. Конструкция микрополосковых возбудителей магнитных солитонов ферримагнетика.
Фиг.6. Блок-схема приемопередатчика ЭМ-солитонов для СГЭ.
Фиг.7. Конструкция ячейки приемопередатчика ЭМ-солитонов для контура солитонного преобразователя энергии вакуума.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Предлагаемое изобретение в виде ФАР ЭМ-солитонов вакуума не имеет аналогов в мировой науке и технике. Поэтому подтверждением осуществимости изобретения могут быть лишь эксперименты и устройства, генерирующие фотоны-солитоны (как частная разновидность ЭМ-солитонов) в нелинейных оптических средах [4], магнитные солитоны в гиротропных средах [5], а также эксперименты с нейтрино от ядерных реакторов и космического происхождения. Кроме того, существуют теоретические и экспериментальные работы автора изобретения, описывающие различные частные и общие аспекты проблемы существования ЭМ-солитонов, которые докладывались на научных семинарах по синергетике в МГУ [10], МИФИ и международных конференциях различного уровня [11]. Типичные отзывы известных физических центров по этой проблематике прикладываются к данной заявке.
В основе экспериментов, иллюстрирующих возможность генерации энергии, положена блок-схема приемопередатчика на фиг.6, когда выход приемника замыкался электрической связью на вход передатчика. При подводимой к входу передатчика СВЧ-электромагнитной энергии мощностью 1 Вт на выходе приемника снималась СВЧ-электромагнитная энергия мощностью 10 Вт, это возрастание мощности обусловлено перераспределением энергии β-радиоактивного распада нейтронов ядер изотопов железа-59, которая концентрируется в ЭМ-солитонах вакуума путем самоорганизации флуктуации вакуума, индуцированных распадом нейтронов.
Список использованных источников
1. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. М.: "Высшая школа". 1970.
2. Радиоизотопные источники электрической энергии. Под ред. М.А.Фрадкина М.: Атомиздат.1978.
3. Патент №2208273. Антенна электромагнитных солитонов. Автор Смелов М.В., приоритет 09.01.2002.
4. Сухоруков А.П. Нелинейные волновые взаимодействия в оптике и радиофизике. М.: Наука. 1988.
5. Косевич A.M. Динамические и топологические солитоны в ферромагнетиках и антиферромагнетиках. Харьков. Изд-во Харьковского Университета. 1983.
6. Смелов М.В. Приемопередатчик электромагнитных солитонов. Физическая мысль России. М.: МГУ, №2, 1998, с.31.
7. Смелов М.В. Электромагнитные солитоны вакуума. Часть I. Расслоенное пространство электромагнитных солитонов. Физическая мысль России. М.: МГУ, №1/2, 1999, с.61.
8. Смелов М.В. Электромагнитные солитоны вакуума. Часть 1-3. Физическая мысль России. М.: МГУ, №1, 2.3. 2000.
9. Смелов М.В. Электромагнитные солитоны вакуума. Часть 4. Предварительные экспериментальные исследования, базирующиеся на модели электромагнитных солитонов. Физческая мысль России. М.: МГУ, №1, 2001, с.38.
10. Смелов М.В. Синергетика. Труды семинара. М.: МГУ. 2001, с.130.
11. Смелов М.В. Электромагнитные солитоны вакуума. IV Международная научно-техническая конференция (4МНТК) "Антенно-фидерные устройства, системы и средства связи". Сб. трудов., Воронеж, 1999. - Воронеж: КБ АФУ, 1999, CD, RUS (ISBN-85455-006-9), стр.425-494.
12. Смелов М.В. Практическое применение электромагнитных солитонов вакуума. Препринт №ФЗ 1-01-7. Ин-т ноосферного знания. М.: Изд-во Новый Центр. 2001.
13. M.V.Smelov. Experimental investigations based on the model of electromagnetic solitary waves (solitons). Snt.-Peterburg. Publisher FARADAY LAB LTD, "New Energy Technologies". Issue №2 (5), 2002, p.18
14. A.F.Ranada. Topological electromagnetism. J.Phys. A: Math. Gen. 25 (1992), p.1621
15. A.F.Ranada, M.Soler, J.L.Tmeba. Ball lighting as a force-free magnetic knot. Phys. Rev. E, v.62, №5, 2000, p.7181.
16. L. Faddeev, A.J. Niemi. Knots and particles. http://www.arXiv: hep-th/ 9610193vl240ctl996.
17. Капитонов И.М. Введение в физику ядра и частиц. М.: УРСС.2002.
18. Широков Ю.М., Юдин Н.П. Ядерная физика М.: Наука. 1980.
19. Сверхрегенераторы. Под ред. Белкина М.К. М.: Радио и связь. 1983.
20. Сахаров А.Д. Вакуумные квантовые флуктуации в искривленном пространстве-времени. ДАН, СССР, т.177, №1, 1967.
21.Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. Кикоина И.К.