Возникновение идеи
В этой статье я хочу рассказать подробнее о фузоре Франсуорта-Хирша и моём опыте в создании этого прибора. На разработку ушло много времени, около 5 месяцев. Сильно сказались моя неопытность и отсутствие необходимых материалов. Однако старания не прошли даром. У меня получилось осуществить то, что я планировал.
Первые попытки
Изначально я хотел создать конечный продукт за минимальный бюджет. Из-за этого первые попытки не увенчались успехом.
Для проекта был заказан неоновый трансформатор, способный вырабатывать около 6000 вольт. Однако оказалось, что он был американского производства и на вход отказывался принимать отечественные 220.
Пришлось дополнительно докупать преобразователь с 220 на 110 вольт, который представлял собой обыкновенный трансформатор.
На выходе должен быть постоянный ток, а преобразователь выдавал переменный. Для решения этой задачи требовался диодный мост, который бы выдержал высокое напряжение. Было принято решение спаять последовательно несколько диодов на 1000 вольт, подключая при этом к каждому параллельно конденсатор. Такая схема позволила сэкономить большое количество денег, хотя и получилась более громоздкой. Важное замечание: на выходе неонового трансформатора частота 40 кГц, для такой частоты подойдут только быстродействующие диоды(в моём случае HER108). В качестве насоса был взят компрессор от холодильника. Мне показалось это самым выгодным методом откачки воздуха. Однако мощности насоса не хватило для создания нужного вакуума (как и ожидалось) и получился следующий результат:
Попытка всё исправить
Тогда появилась идея увеличить напряжение при помощи умножителя напряжения. Для его создания были взяты диоды из диодного моста, высоковольтные конденсаторы пришлось докупать отдельно. Умножитель спаивался по следующей схеме:
В результате на выходе получилось чуть меньше 24000 вольт постоянного напряжения, а высокая частота обеспечила малую потерю мощности.
Конечный продукт
Ожидания не оправдались, даже с использованием умножителя результат не изменился. Стало ясно, что для достижения желаемого требуется более мощный насос. Изначально к покупке планировался обыкновенный одноступенчатый вакуумный насос. Однако прошерстив различные форумы, стало ясно, что потребуется двухступенчатый(только он может обеспечить необходимое давление), пришлось вложить немалую сумму денег. Также я более серьёзно подошел в вакуумной системе, металлические трубки и эпоксидная смола были заменены на спаянные пластиковые трубы, что обеспечило лучшую герметичность. Сама сфера была взята из кухонного венчика вот такого типа:
Помимо всего прочего, в систему был добавлен шаровой кран для перекрывания воздуха и вакуумметр(вакуумный барометр) для отслеживания давления. Уже готовая схема умножителя была помещена под стекло для изоляции. В качестве герметика при присоединении всего необходимого к банке использовалась уже испытанная эпоксидная смола. Подключение насоса осуществляется при помощи штуцера и специального вакуумного шланга.
Теперь разберёмся с тем, что и куда подключать. С вакуумной системой всё ясно. Главная задача - выкачать как можно большее количество воздуха из банки. Отрицательный контакт необходимо подключить к самой сфере, расположенной в центре банки. Банку изнутри необходимо обмотать проволокой и подключиться к ней положительным контактом. Всё, прибор готов, можно использовать.
Планы по развитию
Конечно, для ядерного синтеза понадобится дейтерий и тритий (подойдёт и обычный водород (протий), в нем, хоть и в малом количестве, содержатся необходимые изотопы). Всё это достать довольно трудно, к тому же придётся потратить внушительную сумму денег. Помимо всего этого, понадобятся детекторы, способные фиксировать нейтроны(самым дешевым вариантом будут пузырьковые, но стоимость в 300 долларов за пузырёк жидкости заставляет задуматься). Конечно, в планах всё это реализовать и довести проект до завершения. Это потребует больших финансовых вложений. Надеюсь, это получится когда-нибудь осуществить.
Итоги
Так зачем же всё это нужно? Во-первых, для удовлетворения собственных потребностей в изобретении чего-либо красивого. Во-вторых, фузор Франсуорта-Хирша - наверное самый доступный источник нейтронов. Возможно, кому-то понадобиться такой аппарат для собственных исследований. Надеюсь, что мои ошибки кому-нибудь помогут и защитят от лишних трат и потерь времени.
Комментарии (29)
d2ab
12.03.2022 20:16+5Ну для начала хорошо бы название правильно написать.
Кстати, авторы американского патента на этот фузор (с чего и начался хайп вокруг него) также запатентовали на этом же эффекте («контролируемое движение зарядов за счет вибрации и/или ускоренного вращения») высокотемпературные сверхпроводники и антигравитационный двигатель.
VT100
12.03.2022 20:58+20Не хватает минимальных вводных:
Что такое фузор? По контексту — устройство термоядерного синтеза (fusion), но хотелось бы увидеть 2..3 предложения без необходимости поиска в сети и, тем более, просмотра видосиков.
Почему выбран фузор Франсуорта-Хирша?
Конструкция и рабочие параметры фузора Франсуорта-Хирша. Зачем киловольты и откачка? Ожидаемый выход и спектр энергии при предполагаемой загрузке реагентов?Было принято решение спаять последовательно несколько диодов на 1000 вольт, подключая при этом к каждому параллельно конденсатор.… Важное замечание: на выходе неонового трансформатора частота 40 кГц, для такой частоты подойдут только быстродействующие диоды(в моём случае HER108).
Что за чушь, шунтировать скоростные диоды конденсаторами? Если, для набора необходимого обратного напряжения, выпрямитель делается из последовательно включенных диодов — то, для равномерного распределения обратного напряжения, диоды шунтируются резисторами.
В качестве насоса был взят компрессор от холодильника. Мне показалось это самым выгодным методом откачки воздуха. Однако мощности насоса не хватило для создания нужного вакуума
Мощность насоса влияет только на производительность быстрота создания заданного давления в заданном объёме. Максимальный перепад давлений определяется его конструкцией. КМК.
Также я более серьёзно подошел в вакуумной системе, металлические трубки и эпоксидная смола были заменены на спаянные пластиковые трубы, что обеспечило лучшую герметичность.
Это — вообще за гранью...
Поздравляю, у вас получился тлеющий разряд в парах воды и азота (возможно еще масла от насоса).
Автору нужен "Чёрный вакуум", наверное.
flushka Автор
13.03.2022 20:07Насчёт вводных с вами согласен, возможно стоило заняться этим вопросом и больше расписать некоторые вещи, провести соответствующие расчёты.
Про насос. Чем меньше давление в вакууме, тем большую работу за единицу времени совершает насос. Вся проблема в герметичности камеры. Всегда имеются микроскопические щели, через которые проходит воздух. Соответственно, конечный вакуум определяется равновесием воздуха поступающего и откачиваемого, на что, в свою очередь, влияет мощность насоса. ИМХО. Без сомнения, конструкция также влияет на конечный вакуум. Например, двухступенчатые насосы способны создавать более низкое отрицательное давление благодаря более сложной конструкции. Возможно стоило бы заменить слово мощность на более подходящее, однако вряд ли оно сильно запутает читающих.
Насчёт шунтирования. В высокочастотных схемах диоды шунтируются конденсаторами. Дело в том, что "надо учитывать зависимость емкости диода от обратного напряжения. У какого меньше емкость, на том напряжение будет расти быстрее, и емкость уменьшаться тоже быстрее. Этот процесс может привести к тому, что почти все обратное напряжение упадет на одном из двух. Аналогично с временем обратного восстановления, если перед резкой сменой полярности диоды проводили прямой ток. Даже совсем небольшая неидентичность времени восстановления может дать большую разность напряжений на запертых диодах". При этом шунтирование резисторами не требуется. Данную информацию я подчерпнул с различных обсуждений, посвящённых данной проблеме, так что, безусловно, она не является достоверной.
Герметичность и надёжность действительно увеличились. До этого я использовал тонкие металлические трубочки и безжалостно приклеивал их к выводам насоса при помощи эпоксидки. Размер трубочек сильно отличался от выводов насоса, соответственно конструкция была максимально ненадёжной, способной сломаться от малейшего неосторожного движения(что не раз происходило). Новая конструкция также неидеальна, однако для школьного проекта(собственно с какой целью делалось устройство) она вполне подходит. Не совсем понимаю, в чём проблема спаянных пластиковых труб, мне кажется, что они имею достаточную герметичность(если это не так, пожалуйста, напишите об этом).
Да, на данном этапе простой тлеющий разряд. Однако в планах предпринять дальнейшие действия для доведения проекта до ума, о чём было сказано в заключении.
Огромное спасибо за вашу развёрнутую критику! Было очень полезно почитать!
Valerius60
13.03.2022 20:09+2Конечно, никаких "холодных УТС" не получится ни у автора, ни у британских 13-летних школьников, ни у "британских учёных". Но это и не важно. Кто-то роет схроны и запасает махорку. Кто-то переодевается римлянином и учит латынь. А автор - вот. Тахионы гоняет. Но это лучше, чем трескать водку или скакать на майдане.
Так что "Успехов в вашем безнадёжном деле"!
azudem
13.03.2022 00:06-4Боюсь теперь вместо хамстер тайма нам придется довольствоваться вот этим вот. Прости, Юра, мы все про**али.
third112
13.03.2022 08:07+5Конечно, для ядерного синтеза понадобится дейтерий и тритий (подойдёт и обычный водород (протий), в нем, хоть и в малом количестве, содержатся необходимые изотопы). Всё это достать довольно трудно, к тому же придётся потратить внушительную сумму денег.
Какие сложности с обычным водородом? Берем школьный учебник химии и читаем, что его можно получить реакцией цинка с минеральной кислотой (серная, соляная) или реакцией алюминия с едким натром, можно электролизом воды.
rrrad
13.03.2022 08:14+2Лучше последний вариант, цинк с кислотой (ни в коем случае не концентрированной серной - там продукты будут другие) дают менее чистый водород, чем алюминий с щелочью.
third112
13.03.2022 08:24Да, алюминий с щелочью — очень удобная реакция. Конц. серную сейчас, вероятно, не просто купить, т.к. прекурсор.
KbRadar
13.03.2022 13:47+4Можно тяжёлую воду купить и разложить электролизом. Коротким гуглением нашёл ещё более прикольный реактив для этого - "тяжёлая" солянка в тяжёлой воде - https://chimmed.ru/products/1-id=598577 - вообще удобно, кинул цика, алюминия или железа и пошёл дейтерий.
Тритий можно добыть из тритиевого "светлячка" раскусив трубку в вакууме, там его будет довольно много, на много опытов хватит.
borovichok13
13.03.2022 12:51+6Насос не выкачивает воздух из банки: он скачивает воздух из банки, воздух поступающий в банку и трубопроводы через течи (они есть всегда) и газовыделение со всех стенок. Давление будет определять в идеальном случае скоростью откачки, на которую влияет диаметр труб и их длина, и максимально достижимым вакуумом для насоса.
Все элементы должны быть чистыми - мойте спиртом.
Трубы лучше всего использовать из нержавейки.
flushka Автор
13.03.2022 16:42Спасибо за уточнение насчёт скачивания воздуха через течи, да действительно, так оно и есть. Трубы из нержавейки я рассматривал в качестве альтернативного варианта, однако из-за их дороговизны и сложности обращения(если пластиковые достаточно спаять при помощи паяльника для труб, то эти придётся дополнительно чем-то герметизировать), пришлось от этого отказаться. Если не сложно, можете рассказать их преимущество над пластиковыми, было бы интересно узнать ваше мнение. Ещё раз спасибо, что уделили время.
borovichok13
13.03.2022 18:48+3У нержавейки ну очень маленькое давление упругости пара при комнатной температуре, а пластиковых труб оно не неизвестно (можно прокачать пластиковую трубу до дыры). И Греть их можно. Можно медные трубки использовать как альтернативу.
Нержавейку сваривают аргоном, можно серебром паять- но навряд ли удасться нагреть горелкой.
Соединения - витоновые прокладки : они много где используются.. Плоскость-плоскость.
Азотную ловушку надо бы ещё поставить после насоса - с пластиковыми деталями - не пройдет.
Читаем любой учебник по вакуумной технике (советский) и там много чего интересного написано.
Вакуум = это чистота и еще раз чистота всех деталей.
vvzvlad
13.03.2022 19:35+4С пластиковыми вакуума не будет, потому что из пластика течет все что угодно — воздух снаружи через стенки, компоненты-пластификаторы самого пластика испаряются, влага, которая в него попала когда он на воздухе был, и так далее.
Проще всего медь — пайка припоем и горелкой.
beerware
13.03.2022 14:44+2Что-то мне вспомнился блок строчной развертки лампового телевизора с высоковольтным питанием анода кинескопа...
vvzvlad
13.03.2022 15:43Конечно, для ядерного синтеза понадобится дейтерий и тритий (подойдёт и обычный водород (протий), в нем, хоть и в малом количестве, содержатся необходимые изотопы). Всё это достать довольно трудно, к тому же придётся потратить внушительную сумму денег.
Тритий — в тритиевых капсулах для брелков, они стоят недорого и продаются на али пачками.borovichok13
13.03.2022 19:01Тритий гадость радиоактивная, попадёт в лёгкие - мало не будет. Бета-распад.
vvzvlad
13.03.2022 19:31Его в той колбе настолько мало, и он настолько дорогой, что если вы сделали систему, которая может теоретически допустить попадания его в легкие, то вы что-то сделали неправильно и зря его расходуете.
Засунуть в медную трубку, запаять, отвакуумировать, сгибанием трубки разломить капсулу. Дальше напускать из трубки. При откачке выход насоса на улицу.
alxndrlsn
13.03.2022 17:26Это вообще безопасно? После просмотра видео и прочтения сопроводительного текста создается легкая иллюзия доступности высоких технологий простым смертным, но ведь так не бывает. Угроза поражения мелкими стеклянными осколками лопнувшей банки, полагаю должна быть заэкранирована чем-нибудь?
flushka Автор
13.03.2022 17:28Банка спокойно выдерживает создаваемое отрицательное давление, не считаю нужным делать дополнительную защиту. О высоких технологиях, разумеется, здесь речи не идёт. Конструкция примитивная и на данном этапе бесполезная.
SergeyMax
13.03.2022 17:57+2Угроза поражения мелкими стеклянными осколками лопнувшей банки, полагаю должна быть заэкранирована чем-нибудь?
Самая главная опасность — чтобы сверхглубоким ваккуумом квартиру внутрь не затянуло.
Jury_78
Поздравляю, у вас получился тлеющий разряд в парах воды и азота (возможно еще масла от насоса).