Читать полностью здесь - Электрическая дуга для новых

Высокотемпературная электрическая дуга
“В связи с получением в столбе электрической дуги весьма высоких
температур (до 50000К, дуга Гердиена) возникает вопрос: каков предел
достижимых здесь температур? Можно ли получить температуры, при которых
могли бы идти термоядерные реакции в таком масштабе, чтобы можно было
получить избыточную энергию и осуществить управляемый термоядерный
генератор?” 1, с. 46. Такой вопрос был поставлен еще 50 лет тому назад и тогда
же на него был дан ответ: “… перспектива получения такого длительно горящего
разряда не представляется обнадеживающей.” 1, с. 49. В этой связи опишем
теоретические основы и результаты экспериментальных исследований
предложенной нами высокотемпературной электрической дуги в поперечном
силовом поле, температура которой превышает указанную для дуги Гердиена и
которая, таким образом, позволяет реализовать новые высокоэффективные
технологии.
Напомним, и этому будем следовать, теория  это система знаний, имеющая
практическую ценность. Нет ничего практичней хорошей теории. Основным
критерием научного уровня теории является ее практическая ценность. Что
понимаешь, тем и владеешь. Принимаем во внимание также, что всякое точное
знание можно получить только эмпирически. Не следует множить причины при
объяснении явления. Простейшее объяснение  самое лучшее. Признак истины 
простота и ясность. Все это означает, что теория электрической дуги должна не
только объяснять это сложное физическое явление с точки зрения простой сути,
но и описывать дугу как технологическое средство для известных и для новых
применений и, скажем так, обладать предсказующей способностью. Современное
состояние теории дуги далеконеполностью отвечает этим требованиям.
В этой связи отметим, что наиболее сложной для понимания и создания
теории дуги оказалась простая суть этого явления, которая так и осталась
незамеченной. Состоит она в том, что электрическая дуга является
саморегулируемой
системой, а процессы саморегулирования обеспечивает
собственное магнитное поле дуги. Поэтому прежде всего необходимо описать
законы такого саморегулирования в их совокупности, взаимосвязи и
взаимозависимости. Это позволяет системно описать закономерности
взаимодействия дуги с внешней средой, в частности, с поперечным силовым
полем и, как следствие, не только объяснить протекающие в дуге процессы,
которые ранее не получали объяснения (например, “обратное движение дуги в
поперечном магнитном поле в вакууме”), но и управлять ее энергетическими, а,
следовательно, и технологическими характеристиками, в том числе и ранее
неизвестными, в самом широком диапазоне режимов, что позволяет рассматривать
такую электрическую дугу как качественно новое технологическое средство для
неизвестных ранее высокоэффективных применений, в частности, таких:
1. Электрическая дуга в поперечном силовом поле по своим энергетическим
характеристикам является уникальным источником энергии, который,
единственный из известных, обеспечивает одновременное повышение
температуры и давления плазмы (концентрации элементарных частиц, плотности)
до самых высоких значений, а также ее одновременное удержание.
Энергетические характеристики плазмы в столбе такой дуги, собственно,
температура Т, число элементарных частиц n, давление плазмы р регулируются
в самом широком диапазоне режимов и ограничиваются лишь возможностями
применяемой техники (рабочим напряжением источника питания электрическим
током Uр и динамическим давлением силового поля Рд ), а собственное
магнитное поле дуги удерживает плазму полученных энергетических
характеристик. К тому же, что чрезвычайно важно, электрическая дуга является
источником энергии мощность которого регулируется в самом широком
диапазоне (от сотен ватт до многих тысяч киловатт), что, в конечном счете,
позволяет реализовать источник энергии уникальных технологических
возможностей.
Так, например, в столбе такой дуги создаются условия для синтеза
химических элементов внешней среды и электродов соглано таблицы Менделеева
слева направо. В этой связи достаточно оснований утверждать, что в столбе дуги
представляется возможным получить и удерживать высокотемператуоную плазму
для управляемого термоядерного синтеза (УТС) и таким образом технологически
осуществить процесс УТС, используя механизмы естественных связей и движений
елементарных частиц. Напомним, что, согласно существующих представлений,
“… главное объективное препятствие, которое стояло и до сих пор стоит на пути
реализации УТС, заключается в том, что невозможно обеспечить одновременно и
высокую температуру плазмы, и высокую концентрацию частиц изотопов
водорода в этой плазме (плотность плазмы) с тем, чтобы произошел синтез.”
Ялышев Ф.Х., 10.10.2010, www termoyadu.net.
2. Электрическая дуга в поперечном силовом поле является
высокоэффективным преобразователем энергии электрического поля в энергию
собственного магнитного поля дуги. При этом в зоне действия такого магнитного
поля предоставляется возможным осуществить, например, расщепление
химических элементов внешней среды и электродов согласно таблицы
Менделеева справа налево и таким образом преобразовать, например, воду в
углеводороды.
При этом как в первом случае (синтез химических элементов), так и во
втором случае (расщепление химических элементов) за счет изменения условий и
режимов горения дуги имеется возможность управлять этими процессами,
обеспечивая необходимые или приемлемые формы таких преобразований.
3.
При протекании электрической дуги в поперечном силовом поле
энергетические характеристики катодного и анодного источников тепла на
электродах регулируются в самом широком диапазоне режимов, начиная от
значений, характерных для обычных дуг, типа сварочных, достаточных для
плавления металла, и кончая значениями, достаточными для тонкого размерного
испарения любых токопроводящих материалов. Это позволяет реализовать самые
разнообразные новые высокоэффективные технологии, в частности, размерную
обработку металлов, различные способы поверхностного упрочнения металлов,
более эффективную по сравнению с известной подводную резку металлов,
плазменную резку металлов при отсутствии зоны термического влияния,
2
получение металлических порошков, получение металлических суспензий,
проведение химических реакций и др.
1. Общие сведения
Электрическая дуга  это физическое явление, сопровождающее
протекание электрического тока силой более  1А между двумя электродами
через среду-диэлектрик при напряжении не менее 10..20 В. Электрическая дуга
 это порождение того, что называют электрическим полем, энергия которого
разрушает диэлектрическую прочность среды-диэлектрика, создавая из
материала электродов и внешней среды электропроводный столб плазмы,
который электрически “соединяет” оба электрода, образуя замкнутый контур.
Но электрическая дуга  это не только электропроводный столб плазмы, это
еще незначительные по длине (высоте) переходные зоны электрического
контакта столба с электродами, которые называются катодной и анодной
областями дуги и где большие значения температуры плазмы столба дуги
снижаются до значительно меньших значений на поверхности электродов.
Таким образом электрическая дуга, функционально, это проводник
электрического тока, а в электрической цепи  это электрическое
сопротивление. В отличие от металлических проводников каждая дуга
отличается своим электрическим сопротивлением, которое зависит от состава
и состояния внешней среды, материала электродов, электрических и
геометрических параметров разряда и таким образом электрическое
сопротивление каждой отдельной дуги является функцией множества
переменных. Электрическая дуга характеризуется резко выраженной
нелинейностью, то-есть между силой тока и напряжением не имеется
пропорциональной связи.
Электрическое сопротивление, а следовательно и напряжение дуги Uд ,
которое является функцией и одновременно мерой электрического
сопротивления дуги, распределяются по длине дуги Lд неравномерно (рис. 1).
Рис. 1. Приципиальная схема электрической дуги как источника тепла
3
В катодной
Lд и анодной Lа областях, несмотря на их малую
протяженность напряжения Uк и Uа являются значительными, что
свидетельствует о высокой напряженности электрического поля в них. В
столбе напряженность электрического поля значительно меньше. В этой связи
электрическую дугу рассматривают как сумму трех самостоятельно
действующих источников тепла в катодной области мощностью Рк , анодной
области мощностью Ра и столбе дуги мощностью Рс. Схема трех источников
тепла в дуге дает возможность представить дугу таким образом: один источник
тепла мощностью Рк расположен в плоском слое на поверхности катода,
второй мощностью Ра расположен в плоском слое на поверхности анода и
третий мощностью Рс расположен в объеме столба дуги. Это позволяет
рассматривать и исследовать дугу как единство трех очень разных по
энергетическим характеристикам источников тепла, каждый из которых в
пределах своей области характеризуется достаточно однородными
характеристиками. При этом приэлектродные области (катодная и анодная)
представляют собой мощные концентрированные, в известной мере, плоские
источники тепла, в то время как столб дуги является значительно менее
концентрированым объемным источником тепла.
2. Электрическая дуга как саморегулируемая система
Электрическая дуга является саморегулируемой системой. Действительно,
электрическая дуга может протекать в самых разнообразных условиях и
характеризоваться самыми разнообразными электрическими, геометрическими и
энергетическими характеристиками. Так, например, известно, что дуга горит
между любыми проводниками; она устойчиво горит в вакууме и при давлениях,
достигающих многих тысяч атмосфер; она может протекать в мощных
продольных и поперечных потоках газа и жидкости, в продольном и поперечном
магнитных полях; устойчиво горит между вращающимися электродами; длина
дуги может колебаться от сотых долей миллиметра до десятков метра; ток дуги
может регулироваться от одного ампера до многих тысяч ампер; температура
плазмы столба дуги, по имеющимся данным, изменяется в диапазоне от 5000К до
50000К и т.д. При этом любое, самое незначительное изменение условий
протекания разряда, любой возмущающий фактор вызывает в результате
протекающих в дуге процессов саморегулирования соответствующее изменение
энергетической структуры дуги и ее динамических характеристик (перемещение
дуги в пространстве).
Спрашивается, однако, где та сила, которая обеспечивает указанные
процессы саморегулирования? Как было показано [2], такой силой является
собственное магнитное поле дуги, которое является функцией внешних
воздействий и, в свою очередь, воздействуя на дугу, представляющую собой столб
плазмы (проводник) с протекающим по нему току, изменяет его энергетическую
структуру и динамические характеристики адекватно внешним воздействиям, при
необходимости, в желаемом направлении. Заметим, это означает, что одно
4
явление (энергетическая структура и динамика дуги соответствующих
характеристик) обязательно сопровождается другим явлением (наличием
собственного магнитного поля дуги соответствующих характеристик). Иначе,
скажем так, каждое из этих явлений есть следствие и продолжение другого, а в
целом – это две стороны одного и того же явления, называемого
электромагнитизмом дугового разряда. В этой связи электрические и магнитные
поля дуги должны рассматриваться в единстве, взаимосвязи и взаимозависимости
как одно полное электромагнитное поле, которое взаимодействует с внешней
средой, обеспечивая процессы саморегулирования в дуге.
Все это указывает на весьма тонкие, совершеные и разнообразные процессы
саморегулирования, протекающие в дуге, и, следовательно, на то что дуга
представляет собой “идеальную” саморегулируемую систему, находящуюся с
внешней средой в подвижном, колеблющемся равновесии. Чтобы убедиться в
этом достаточно проанализировать осциллограмму силы тока и напряжения
любой дуги. Число механизмов саморегулирования дуги практически
неограничено. Поэтому электрическая дуга неисчерпаема в формах своего
проявления, неисчерпаемы также ее технологические возможности. Поэтому
можно говорить о неограниченых возможностях управления свойствами дуги как
источника энергии для различных целей науки и практики за счет изменения
условий протекания разряда.
В этой связи важно описать основные закономерности (законы, принципы)
такого саморегулирования. Состояние теории и практики электрической дуги
позволяют сформулировать основной закон саморегулирования, согласно
принципа наименьшего действия (природа экономна), как закон наименьшего
сопротивления, в соответствии с которым, во-первых, электрическая дуга
протекает таким образом, что электрическое сопротивление среды протеканию
разряда, а, следовательно, и напряжение дуги, минимальны, что соответствует
принципу минимума Штеенбека и, что например, объясняет факт перемещения
дуги в пространстве и в связи с чем дискретность дуги в пространстве является ее
безусловным свойством. Во-вторых, с изменением условий протекания разряда в
результате процессов саморегулирования собственное магнитное поле дуги и ее
энергетическая структура изменяются таким образом, чтобы уменьшить эффект
такого воздействия, согласно принципа смещения равновесия Ле-Шателье, и,
снова-таки, обеспечить в новых условиях минимально возможное электрическое
сопротивление среды протеканию разряда. В-третьих, количество элементарных
частиц в столбе дуги (носителей тока) полностью определяется силой тока по
принципу необходимой достаточности (ни больше, ни меньше). Последнее
означает что количество элементарных частиц в столбе дуги N находится в
точном соответствии и пропорционально силе тока  , а их концентрация n в
единице объема может быть представлена в функции плотности силы тока j
согласно зависимости:
n = С1 j ,
(1)
где С1 – коэффициент размерности.
Это подтверждено также экспериментами. Так, например, для дуги в водухе
n = 1015… 1016см -3 [3, с.245] при j = 2…3 кА/см2 [4, с.30], для дуги Гердиена
5
n = 1018см -3 [3, с.245] при j = 30 кА/см2 [3, с.103]. Тогда, например, при заданном
n = 1016см -3 и при j = 3 кА/см2 для дуги в воздухе при дальнейшем повышении
плотности сила тока до 30 кА/см2 при n = 1018см -3 для дуги Гердиена
коэффициент размерности С1 при простой интерполяции полученных результатов
составит: С1 = 3,3 (1015… 1016) см -3/ (кА/см2).
Электрическая сила F, действующая на заряженую элементарную частицу в
столбе дуги и определяющая, в конечном счете, ее энергию W, а значит ее
температуру и температуру плазмы столба дуги Т в целом [5, с.18…20] равна:
F = q E,
(2)
где q – элементарный электрический заряд, кулоны;
E – напряженность электрического поля, В/см.
Согласно (2) температура плазмы столба дуги прямопропорциональна
напряженности электрического поля Е. Поэтому температура плазмы в столбе
дуги может быть представлена выражением:
Т = С2 Е,
(3)
где С2 – коэффициент размерности.
Полученное соотношение подтверждено также экспериментами. Так,
например, для дуги в воздухе Т = 5000…6000К [4, с.37, 38] при Е =25…30 В/см [4,
с.19], для дуги Гердиена Т =50000К, при Е =300 В/см [3, с.102]. При этом при
простой интерполяции полученных результатов коеффициент размерности С2
составит: С2 = 166…200 К/(В/см).
Давление плазмы в столбе дуги p прямопропорционально концентрации
частиц n и их температуре Т и определяется по известной формуле:
p = n k T,
(4)
где k – постоянная Больцмана.
После подстановки (1) и (3) получаем:
p = C3 j E,
(5)
где С3 – коэффициент размерности и, например, для дуги в воздухе при Е =
30 В/см, j = 3 кА/см2 и при давлении плазмы в столбе дуги 0,1 МПа [6,
с.18] коэффициент С3=1/900МПа/(кВА/см3)=30-2МПа/(кВА/см3). При простой
экстраполяции полученных результатов для дуги Гердиена при Е = 300В/см и j
=30кА/см2 давление плазмы в столбе дуги составит 10 МПа.
Полученные соотношения (1), (3), (5) являются важными. Они позволяют
просто и надежно оценить энергетическое состояние плазмы в столбе дуги с
точки зрения простой сути такого сложного физического явления, каким является
дуга.
Оценим, в сравнении, обобщенные и усредненные энергетические
характеристики плазмы в столбе известных дуг и укажем на некоторые
особенности плазмы в столбе таких дуг, как возможного источника
высокотемпературной плазмы. Наиболее высокоэффективной в этом отношении
является дуга Гердиена. Она, как уже упоминалось, характеризуется такими
энергетическими характеристиками: j =30 кА/см2, n =1018 см -3, Е =300В/см,
Т =50000 К, объемная плотность тепловой мощности составляет К =9000 кВА/см3.
Дуга в воздухе отличается такими
энергетическими характеристиками:
6
j =2..3 кА/см2,
n =1015…1016 см -3, Е =25…30В/см, Т =5000…6000 К, К =
90кВА/см3. Заметим, при возрастании в дуге Гердиена по сравнению с дугами в
воздухе концентрации частиц n на два-три порядка, одновременно на порядок
возрастает температура плазмы Т, на два порядка возрастает объемная плотность
тепловой мощности К, а, следовательно, на два порядка возрастает и давление
плазмы в столбе дуги, достигая 10 МПа (формулы 4, 5). Это экспериментальные,
надежно проверенные данные. Поэтому можно утверждать, что в столбе
электрической дуги можно получать и удерживать плазму высоких
энергетических характеристик при одновременном увеличении j, Е, n, T, K, р, что
важно, если рассматривать электрическую дугу как возможный источник
высокотемпературной плазмы.
Укажем, это не вполне соответствует существующим представлениям для
обычной плазмы. Так, например, считают, что температура плазмы Т должна
возрастать с увеличением напряженности электрического поля Е, но уменьшаться
с ростом давления р, т.е. Т = (Е/р) [5, с.101]. Можно также напомнить, что сила
тока в электрической дуге не подчиняется закону Ома (нет прямой зависимости
силы тока от напряжения). Таковы особенности, таковы законы “жизни”
электрической дуги. Заметим, ибо это важно.
Требует, однако, объяснения факт удержания плазмы, например, в столбе
дуги Гердиена при давлениях до 10 МПа. Спрашивается, где та сила, которая
уравновешивает такое давление плазмы? Как уже упоминалось, а также согласно
[2], это собственное магнитное поле дуги, магнитная индукция которого, как и
энергетические характеристики дуги n, T, K, р, возрастает с увеличением
последних, является функцией внешних воздействий на дугу и, в свою очередь,
воздействуя на дугу, представляющую собой столб плазмы (проводник) с
протекающем по нему током, изменяет его энергетическую структуру и динамику
адекватно внешним воздействиям, удерживая, таким образом, в столбе дуги
плазму полученных энергетических характеристик.
Это становиться понятным, если принять во внимание, что столб дуги (а это
столб плазмы) представляет собой совокупность элементарных заряженных
частиц высоких энергий (в данном случае, для дуги Гердиена, значительно более
высоких энергий, нежели в обычных дугах), которые находятся в состоянии
электромагнитного взаимодействия, создавая таким образом совокупное
магнитное поле дуги (в данном случае, поэтому, значительно более высоких
характеристик, нежели в обычных дугах), магнитная индукция которого, в
результате процессов саморегулирувания в дуге, увеличивается (уменьшается) при
одновременном увеличении (уменьшении) энергии и концентрации элементарных
частиц, что следует рассматривать в единстве, взаимосвязи и взаимозависимости.
Заметим, это является особенностью этого электрического разряда и, в известной
мере, определяет предсказуемость энергетических характеристик электрической
дуги. В этой связи отметим, это уже четвертый принцип саморегулирования дуги,
назовем
его
принципом
взаимосвязи
энергетических
характеристик
электрической дуги, согласно которому при увеличении (уменьшении) энергии
элементарных частиц одновременно увеличивается (уменьшается) их
концентрация и, как следствие, увеличивается (уменьшается) магнитная индукция
7
собственного магнитного поля дуги, которое удерживает плазму полученных
энергетических характеристик. При этом с увеличением магнитной индукции
собственного магнитного поля дуги уход энергии из столба дуги все больше
происходит в виде магнитной энергии последнего (поля).
Таким образом, электрическая дуга является уникальным, единственным из
известных, источником энергии, когда о новременно возр стают температура и
давление плазмы, а собственное магнитное поле дуги удерживает плазму
полученных высоких энергетических характеристик. Именно это позволяет
утверждать, что высокотемпературную электрическую дугу следует, в частности,
рассматривать как возможный источник энергии для УТС, ибо, напомним,
”главное объективное препятствие, которое стояло и до сих пор стоит на пути
реализации УТС, закоючается в том, что невозможно обеспечить одновременно и
высокую темпаратуру плазмы, и высокую концентрацию частиц изотопов
водорода в этой плазме (плотность плазмы) , с тем, чтобы произошел синтез”.
Учитывая изложенное, отметим, что для того, чтобы рассматривать
электрическую дугу как источник высокотемпературной плазмы для управляемого
термоядерного синтеза, необходимо, по существу, решить только одну задачу –
предложить технологический прием, обеспечивающий повышение температуры
плазмы в столбе дуги до Т =107…108К (ибо необходимое n  1016cм -3 и,
соответственно р, обеспечены по условиям горения дуги). Проанализируем такие
возможности. Обращаемся к формуле (3). Простая экстраполяция полученных
результатов показывает, что для повышения температуры плазмы до указаных
значений при С2=200 К/(В/см) напряженность электрического поля в столбе дуги
должна составить Е = 5104…5105 В/см. Проверим возможность достижения
такой напряженности электрического поля на столбе дуги. Принимаем во
внимание,
что
Е
полностью
определяется
прямопропорциональной
функциональной зависимостью от напряжения на столбе дуги Uc, которое в свою
очередь является функцией (и мерой) электрического сопротивления среды
протеканию разряда. При этом, чем больше последнее, тем больше Uc и,
следовательно, тем больше Е, а значит тем выше Т. Таким образом температура
плазмы в столбе дуги, как и другие энергетические характеристики, является
функцией электрического сопротивления среды протеканию разряда, возрастает с
увеличением последнего и, в конечном счете, является результатом
взаимодействия дуги с внешней средой. Заметим, ибо это важно,  именно
электрическое сопротивление среды протеканию разряда определяет, в конечном
счете, энергетические характеристики плазмы в столбе дуги.
Простой анализ показывает, что наибольшее из возможных электрическое
сопротивление среды протеканию разряда может быть достигнуто при протекании
дуги в поперечном силовом поле в условиях динамического воздействия,
например, в поперечном потоке среды-диэлектрика, когда, например, при
скорости потока воды до 1000 м/с (что реально осуществимо) динамическое
давление потока на столб дуги составит 500 МПа. В этом случае при
соответствующем весьма значительном повышении напряжения Uc , например до
50000 В при длине дуги 5…10 мм, дуга будет гореть (а не гореть она не может)
8
при соответствующем увеличении Е до необходимых указанных выше значений.
Заметим, этим, по существу, мы описали технологический прием, позволяющий
получить и удерживать в столбе дуги высокотемпературную плазму для
управляемого термоядерного синтеза.
На условной схеме, представленной на рис.2, приведены с точки зрения
простой сути, изложенные теоретические предпосылки получения и удержания в
столбе дуги высокотемпературной плазмы для управляемого термоядерного
синтеза.
Вывод. Электрическая дуга является саморегулируемой системой. При
протекании электрической дуги в поперечном силовом поле в условиях
динамического воздействия (динамического давления Рд), например, в поперечном
потоке среды-диэлектрика, энергетические характеристики плазмы в столбе дуги,
собственно, температура Т, концентрация элементарных частиц n, давление p, а
также магнитная индукция собственного магнитного поля дуги В, регулируются в
самом широком диапазоне режимов в функции Рд, одновременно увеличиваясь
(уменьшаясь), и ограничиваются лишь возможностями применяемой техники
(рабочем напряжением источника питания дуги и динамическим давлением Рд
потока среды-диэлектрика). При этом представляется возможным в самом
широком диапазоне режимов изменять мощность электрической дуги (от сотен
ватт до многих тысяч киловатт). Все это делает электрическую дугу в поперечном
силовом поле уникальным источником энергии для разнообразных
технологических применений. В частности, достаточно оснований утверждать, что
в такой дуге представляется возможным получать и удерживать
высокотемпературную плазму для управляемого термоядерного синтеза. Для
обоснования этого электрическая дуга в силовом поле должна стать объектом
качественно нового уровня теоретических и экспериментальных исследований.
3. Электрическая дуга в силовом поле
Энергетические характеристки электрической дуги являются функцией
электрического сопротивления внешней среды протеканию разряда, возрастают с
увеличением последнего и, в конечном счете, являются результатом
взаимодействия дуги с внешней средой. По совокупности теоретических и
экспериментальных данных основным фактором взаимодействия дуги с внешней
средой, позволяющем в самом широком диапазоне режимов регулировать
сопротивление среды протеканию разряда, является давление внешней среды.
Согласно представлении современной физики, любое взаимодействие
осуществляется через некоторые поля. Электрическая дуга – это порождение того,
что называют электрическим полем, это материальная форма его проявления, это,
в отличие от металлических проводников электрического тока, скажем так,
“обнаженная” форма существования электрического поля, которое, таким
образом, имеет самый непосредственный контакт с внешней средой,
взаимодействуя с ней, и чем, собственно, объясняются тонкие механизмы
саморегулирования дуги в функции состава и состояния внешней среды.
Давление внешней среды следует рассматривать как материальное
проявление того, что называют силовым полем. Таким образом, взаимодействие
9
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОЛУЧЕНИЯ И УДЕРЖАНИЯ
В СТОЛБЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ
ПЛАЗМЫ
1. Электрическая дуга – это порождение того, что называют электрическим полем;
представляет собой источник тепла в виде столба плазмы, катодной и анодной областей
дуги; является саморегулируемой системой согласно принципа наименьшего действия
(принципы: Штеенбека, ле-Шателье, необходимой достаточности).
2. Столб плазмы является проводником электрического тока, находится в действии
электрического поля и являет собой совокупность элементарных частиц (носителей
электрического тока – электронов и инов) в количестве, которое определяется силой тока
по принципу необходимой достаточности, а их концентрация n может быть представлена
в функции плотности силы тока j согласно зависимости:
n=C1 ,j,
(1)
де C1- коэффициент размерности.
3. Электрическая сила, которая действует на элементарную частицу и определяет ее
энергию и, соответственно, ее температуру и температуру плазмы столба дуги в целом
описывается выражением
F=q E,
(2)
де q – элементарный электрической заряд, кулоны;
E – напряженность электрического поля, В/см.
4. Согласно (2) температура плазмы столба дуги Т прямопропорциональна Е. Это
доказано также экспериментами. Например, для сварочной дуги Т 5000 К при Е30
В/см, для дуги Гердиена Т50000 К при Е300 В/см. Поэтому
Т = С2 Е ,
(3)
де С2 – коэффициент размерности, С2=166…200 К/(В/см).
5. Е определяется прямопропорциональной функциональной зависимостью от
напряжения на столбе дуги Uд :
Е = (Uд)
(4)
6. Напряжение дуги является функцией (и мерой) электрического сопротивления
среды-диэлектрика протеканию разряда R :
Uд = (R)
(5)
Соответственно Е =(R)
(6)
Т =(R)
(7)
Следовательно, возможности регулирования
Т плазмы столба дуги
определяются, во-первых, возможностями создания соответствующего R и, во-вторых,
необходимостью реализации соответствующего Uд для преодоления такого R .
7. При горении дуги в поперечном потоке среды-диэлектрика, например, воды
обеспечивается регулирование R в самом широком диапазоне в функции динамического
давления потока Рд , то есть
R = (Pд)
(8)
Соответственно Т = (Pд),
(9)
что обеспечивает регулирование Т в самом широком диапазоне.
8. Например, необходимо получить высокотемпературную плазму Т = 107К.
Согласно формулы (3) Е50000 В/см.Тогда при силе тока 200 А, высоте столба дуги 1 см
используем источний питания с вертикальной внешней характеристикой при напряжении
рабочего хода  50000 В мощностью 10000 кВА и насосную установку для создания
потока, например, воды динамическим давлением до 500 МПа (скорость потока до 1000
м/с). При этом концентрация элементарных частиц в столбе дуги составит n1019,
давление плазмы Р2000 МПа. Указанные параметры плазмы обеспечивают реакцию
термоядерного синтеза.
Рис. 2.
10
дуги с внешней средой по давлению следует рассматривать как взаимодействие
электрического поля, характеризуемого силой тока дуги, и силового поля,
характеризуемого давлением внешней среды, которое, как известно, может быть
статическим и динамическим. Основным результатом такого взаимодействия
является то, что взаимодействующие системы претерпевают изменения.
Опишем в этой связи физический механизм такого взаимодействия при
протекании дуги в условиях всестороннего статического давления внешней среды
(в условиях статического силового поля) и в условиях поперечного к столбу дуги
одностороннего динамического давления внешней среды (в условиях поперечного
силового поля) и рассмотрим возможность получения в столбе таких дуг плазмы
высоких энергетических характеристик. При этом принимаем во внимание, что
электрическая дуга с внешней средой по давлению находится в равновесном
состоянии и, согласно принципа смещения равновесия, это равновесное состояние
обеспечивается ее собственным магнитным полем. Как следствие, при изменении
давления внешней среды в результате процессов саморегулирования дуги
изменяется собственное магнитное поле дуги и, как следствие, изменяются ее
геометрические и энергетические характеристики, изменяется физический
механизм передачи энергии от дуги в окружающее пространство, собственно, из
столба дуги и приэлектродных областей. При этом в последнем случае эта энергия
достаточно предсказуема, поскольку суммарное падение напряжения в катодной и
анодной областях известно и находися для всех описаных дуг в пределах
10…20 В. Из столба дуги энергия уходит в окружающее пространство за счет
излучения, теплопроводности, конвекции и собственного магнитного поля дуги.
3.1.
Электрическая дуга в статическом силовом поле
Электрические дуги в статическом силовом поле в условиях всестороннего
статического давления внешней среды подразделяются, условно, на дуги низкого
давления – это вакуумные дуги, горящие при давлении ниже 11 мм рт. ст., и
дуги высокого давления, горящие при давлении выше нескольких десятков
миллиметров ртутного столба (например, обычная электрическая дуга при
атмосферном давлении) 7, с.22, 164…165. Это деление достаточно произвольно
и во многом зависит от силы тока и материала электродов. Дуга низкого давления,
как правило, характеризуется наличием диффузного столба плазмы, в котором
отсутствует тепловое равновесие. Электроны (носители тока) в этой области
имеют сравнительно высокую температуру (10000…50000 К), а температура газа
тяжелого компонента плазмы лишь немного выше температуры окружающей
среды. В то же время для дуги высокого давления характерно наличие
ограниченного столба с высокой температурой газа (обычно 4000…20000 К), в
котором существует тепловое равновесие между электронами, положительными
ионами и нейтральными атомами и молекулами 7, с.22…23.
Заметим, энергетическая структура дуг низкого и высокого давления
разительно отличаются
и, следовательно, согласно принципа смещения
равновесия, должны значительно отличаться характеристики собственного
11
магнитного поля этих дуг. Рассмотрим в этой связи некоторые особенности и
отличия этих дуг.
При протекании вакуумной дуги в поперечном магнитном поле наблюдается
так называемая “обратное” движение дуги (катодного пятна), т.е. в направлении
противоположном тому, куда его должна “нормально” перемещать сила
взаимодействия между магнитным полем и током 1, с.70…72; 7, с.164…165. При
повышении давления движение дуги вначале замедляется, а затем при
дальнейшем увеличении давления до 11 мм рт.ст. прекращается и дуга
останавливается. При дальнейшем увеличении давления дуга перемещается в
“прямом” направлении. Описанный физический эффект составляет одну из
“загадок” физики и “до сих пор остается непонятым ни количественно, ни
каче твенно” 7, с.164.
В этой связи объясним эту “загадку”, исходя из описаных нами принципов
саморегулирования дуги, согласно которым собственное магнитное поле дуги
является функцией внешних воздействий и, в свою очередь, воздействуя на дугу,
представляющую столб плазмы (проводник тока) с протекающем по нему током,
изменяет его структуру и динамические характеристики адекватно внешним
воздействиям.
Точное знание можно получить только эмпирически. Поэтому обращаемся к
результатам экспериментальных исследований, собственно, к анализу описаных
физических явлений, сопровождающих этот процесс, в их совокупности,
взаимосвязи и взаимозависимости.
Дуга низкого давления, как отмечалось, характеризуется наличием
диффузного с толба плазмы, в котором отсутствует тепловое равновесие.
Электроны в этой области имеют сравнительно высокую температуру
(10000…50000К), а температура газа тяжелого компонента плазмы лишь немного
выше температуры окружающей среды. В то же время для дуги высокого
давления характерно наличие ограниченного столба с высокой температурой газа
(обычно 4000…20000К), в котором существует тепловое равновесие между
электронами, положительными ионами и нейтральными атомами. Но как в первом
случае (вакуумная дуга), так и во втором случае (дуга высокого давления),
токопроводящий столб плазмы с внешней средой по давлению находится в
равновесном состоянии.
Согласно описаных нами принципов саморегулирования дуги такое
равновесное состояние плазмы по давлению обеспечивает собственное магнитное
поле дуги. Но если для дуги высокого давления, и это общеизвестно, собственное
магнитное поле дуги сжимает плазму, то для вакуумных дуг оно превращает весь
объем вакуума в токопроводящий столб плазмы, по существу расширяя этот
диффузионный столб плазмы. Для этого направление собственного магнитного
поля такой дуги меняется на противоположное по отношению к знаку магнитного
поля дуги высокого давления. Таким образом вакуумные дуги и дуги высокого
давления отличаются друг от друга обратными знаками собственного магнитного
поля. Как следствие, при протекании в поперечном магнитном поле вакуумная
дуга и дуга высокого давления перемещаются в обратных направлениях по
отношению друг к другу.
12
Особо следует обратить внимание, что при давлении 11 мм рт.ст.
движение дуги прекращается и она останавливается. Это означает, что
собственное магнитное поле дуги себя не проявляет, оно отсутствует и таким
образом уход энергии из столба дуги в окружающее пространство за счет энергии
собственного магнитного поля дуги не происходит. Принимаем также во
внимание, что при указанном давлении вакуумной дуги 11 мм рт.ст.
наблюдается минимальное значение напряжения пробоя и горения вакуумной
дуги 8, с.150, рис.52. К тому же по сравнению с дугами высокого давления
вакуумные дуги отличаются более низкими напряжениями 7, с.191…193. Таким
образом из известных дуг при прочих равных условиях вакуумная дуга при
давлении 11 мм рт.ст. имеет минимальное электрическое сопротивление и, как
проводник электрического тока, в энергетическом отношении является самой
экономной из известных.В этой связи укажем, что горение электрической дуги при
давлении 11 мм рт.ст., назовем его давлением равновесного состояния,  это
особое состояние дуги, это критическая точка ее состояния, что представляет
научный интерес, и это нечто оптимальное с точки зрения баланса энергии в дуге,
что представляет практический интерес. Такова одна из особенностей
электрической дуги и, как отмечалось, она не единственная.
Вывод. При протекании вакуумной дуги при давлениях отличных от
давления равновесного состояния, что соответствует давлению внешней среды
11 мм рт.ст., энергетическая структура дуги изменяется, согласно принципа
смещения равновесия, таким образом, чтобы уменьшить эффект такого
воздействия и, снова таки, обеспечить в новых условиях минимально возможное
электрическое сопротивление среды протеканию разряда. Достигается это
появлением собственного магнитного поля дуги соответствующих характеристик,
которое (поле) с увеличением или уменьшением давления относительно давления
равновесного состояния меняет знак на противоположный, обеспечивая таким
образом равновесное давление плазмы в столбе дуги в новых условиях. Как
следствие, при наложении внешнего поперечного магнитного поля последнее
(поле) взаимодействует с собственным магнитным полем дуги и она получает
“прямое” или “обратное” движение.
Напомним, электрическая дуга – идеально саморегулируемая система, когда
все зависит от всего, поэтому указанное значенин равновесного состояния 11 мм
рт.ст. приведено для наиболее изученных и описанных сравнительно
слаботочных дуг 7, с.164…165. При изменении условий горения дуги давление
равновесного состояния может отличаться от указанных значений.
При превышении давления равновесного состояния и дальнейшем
увеличении статического давления внешней среды магнитная индукция
собственного магнитного поля дуги возрастает, что обеспечивает равновесное
состояние столба дуги по давлению с внешней средой и, как следствие, площадь
поперечного сечения столба дуги уменьшается, плотность силы тока возрастает,
напряженность электрического поля возрастает, температура плазмы столбы дуги
возрастает. Однако даже при статическом давлении внешней среды сотни МПа, и
это показывает эксперимент 5, с.41…45, энергетические характеристики таких
13
дуг не достигают значений, характерных для высокотемпературных дуг типа дуги
Гердиена.
Вывод. При протекании электрической дуги в статическом силовом поле
получить высокотемпературную плазму в столбе дуги не представляется
возможным.
3.2.
Электрическая дуга в поперечном силовом поле как источник
высокотемпературной плазмы.
Электрические дуги в поперечном силовом поле – это дуги в поперечном
потоке среды-диэлектрика или в поперечном магнитном поле в условиях
динамического взаимодействия. При протекании дуги в поперечном магнитном
поле динамическое давление создается поперечным магнитным полем в виде
соответствующего динамического давления на столб дуги как на проводник с
током, магнитная индукция которого (поля), за определением, это сила, а единица
вектора магнитной индукции 1Тл=1Н  (1А1м) – это характеристика силового
поля, которая при указанных условиях является аналогом динамического
давления, единицей измерения которого является (Па). Как следствие, за
эффектом воздействия на столб дуги и за конечным результатом поперечный
поток среды-диэлектрика и поперечное магнитное поле являются эквивалентами.
Рассмотрим результаты экспериментальных исследований электрической
дуги в поперечном силовом поле и на этой основе опишем физический механизм
взаимодействия дуги с поперечным силовым полем при увеличении
динамического давления последнего до максимально возможных значений.
3.2.1. Экспериментальные исследования
Опишем результаты экспериментальных исследований электрической дуги в
поперечном потоке среды-диэлектрика. Прежде отметим, что в качестве рабочей
среды-диэлектрика могут быть использованы не только газы, что известно, но, по
существу, все известные среды-диэлектрики, позволяющие сформировать
поперечный поток, например, вода, нефтепродукты, эмульсии, суспензии, твердые
среды. Более того, в частности, именно жидкие среды (а не газы, что известно)
являются более удобными и эффективными. Для разнообразных рабочих сред
универсальным параметром взаимодействия дуги с потоком является
динамическое давление потока, Па
2
Рd 
v
2 ,
(6)
где  – плотность (объемная масса), кг/м3; V – скорость потока, м/с.
На рис. 3 показана принципиальная схема получения электрической дуги в
поперечном потоке жидких сред-диэлектриков. При этом необходимые
динамические давления потока в зоне горения дуги достигаются применением
соответствующих насосных установок. Важным является наличие источников
14
питания технологическим током соответствующих характеристик. Необходимо
учитывать, что напряжение дуги при заданных длине дуги и силе тока является
функцией динамического давления потока и резко возрастает при увеличении
последнего. Так, например, при динамическом давлении потока 1 МПа
напряженность электрического поля в столбе дуги достигает 4 кВ/см.
Электрод
Дуга
Источник
питания
током
Электрод
Насос
Жидкость
Рис.
3.
Принципиальная
схема
получения
электрической дуги в поперечном потоке жидких сред
Для количественной и качественной оценки такой электрической дуги, как
источника тепла, необходимо установить электрические характеристики дуги
(силу тока и напряжение), определить геометрические характеристики дуги
(площадь поперечного сечения и длину), определить плотность тока на катоде и
аноде, суммарное значение катодного и анодного падения напряжения,
определить напряженность электрического поля в столбе дуги, построить
вольтамперную характеристику дуги. Далее рассмотрим, как пример, эти
характеристики для случая реализации дуги в поперечном потоке водопроводной
воды.
Электрические характеристики дуги, – сила тока  и напряжение U, – могут
быть установлены по осциллограммам. Типичная осциллограмма I и U такой дуги
(рис. 4) подтверждает непрерывное протекание разряда и не имеет
принципиальных отличий от типичных осциллограмм известных стационарных
дуг. Силу тока такой дуги можно регулировать, как и для известных дуг, от
нескольких ампер до многих тысяч ампер. Напряжение дуги определяется
главным образом длиной дуги и динамическим давлением потока и может
изменяться от значений, характерных для обычных сварочных дуг, и достигать
сотен и тысяч вольт.
Электрические дуги в поперечном потоке среды-диэлектрика при
динамическим давлении потока более 5…10 кПа характеризуется всеми
признаками стабилизированных дуг. Они имеют вид близкого к цилиндру,
непрерывно мигрирующего столба с четкими оптическими границами. Площадь
поперечного сечения столба, катодной и анодной областей дуги примерно равны.
15
0,02 c
I
U
Рис. 4. Типичная осциллограмма силы тока I
и напряжения U дуги
На рис. 5 приведен типичный кадр скоростной киносъемки дуги, протекающей в
поперечном потоке воды между анодом из меди (расположен сверху, на снимке не
показан) и графитовым катодом (снизу); сила тока дуги I = 250А, напряжение
U = 70В, динамическое давление потока Рd = 0,3МПа, частота киносъемки 4000
кадр/с, экспозиция 1/20000 с.
50
Рис.5. Кадр скоростной киносъемки дуги
На рис. 6 показана зависимость площади поперечного сечения дуги S от I и
Рd , на рис. 7 показана зависимость длины дуги L от U и Рd , на рис. 8 приведена
зависимость плотности силы тока в дуге j от I и Рd , на рис. 9 приведена
зависимость напряженности электрического поля в столбе дуги Е от I и Рd, на рис.
10 показана зависимость объемной плотности тепловой мощности в столбе дуги К
от I и Рd, на рис. 11 показана вольтамперная характеристика дуги, которая
построена и в функции Рd, т. е. U = f(I, Рd) при длине дуги 0,2 мм (все
зависимости приведены для случая протекания разряда в поперечном потоке воды
между катодом из стали 45 и анодом из электроэрозионного графита МПГ-7 и
ограничены возможностями применяемой техники, а именно U = 80В, I = 1000А,
Рd = 1МПа). Суммарное значение катодного и анодного падения напряжения мало
зависит от режимов горения дуги, определяется, прежде всего, материалом
электродов и составом рабочей среды и колеблется в пределах 12…21В.
Совокупность представленных экспериментальных данных позволяет сделать
такие выводы.
16
0.8
3
10 м
16
6
10 м
2
0.7
14
S  0,2  10
6
1,2
I
 Pd0,4
12
0.5
10
0.4
8
S
L  68  10 6  U 1,5  Pd0,4
0.6
6
L
4
2
200 А
100 А
0
0
0
1
1
2
2
3
600 А
400 А
34
45
0.2
1000 А
800 А
0.3
0.1
30 В
5
6
6
7
7
10 –5 Па
8
10
9
10
50 В
40 В
70 В
60 В
0.0
0
Pd
Рис. 6. Зависимость площади
поперечного сечения S столба дуги от
I и Pd
0
1
1
2
2
3
4
3
Pd
5
4
6
5
7
6
10 –5 Па
7
10
8
9
10
Рис. 7. Зависимость длины дуги L
от U и Pd
Геометрические параметры дуги (площадь поперечного сечения, длина и, в
конечном счете, объем) обусловлены силой тока и динамическим давлением
потока и с увеличением последнего уменьшаются.
По сравнению с известными сварочными и плазменными дугами площадь
поперечного сечения такой дуги при прочих равных условиях (сила тока и
500
10
 6
A
м 2
400
350
300
250
j
200
150
100
50
0
1
2
3
4
5
6
7
10
5
П а
10
Pd
Рис. 8. Зависимость плотности тока j от I и Pd
17
350
10 3
В
м
250
200
150
E
100
50
0
1
2
3
4
5
6
7
10 5 П а 10
Pd
Рис. 9. Зависимость напряженности Е
в столбе дуги от I и Pd
напряжение) в несколько раз меньше, в десятки раз меньше длина дуги, в сотни
раз меньше ее объем.
Плотность силы тока в дуге является главным образом функцией
динамического давления потока, возрастает с его увеличением, достигая 40 кА/см2
и более, и по сравнению с обычными сварочными и плазменными дугами при
прочих равных условиях (сила тока и напряжение) по крайней мере, в несколько
раз больше.
По сравнению с известными сварочными и плазменными дугами
напряженность электрического поля в столбе дуги при прочих равных условиях
(сила тока и напряжение) в десятки раз выше, достигает 3 кВ/см и более и
является главным образом функцией динамического давления потока.
Объемная плотность тепловой мощности в столбе исследованной дуги
обусловлена, прежде всего, динамическим давлением потока, резко возрастает с
его увеличением и по сравнению с известными сварочными и плазменными
дугами при прочих равных условиях (сила тока и напряжение) в десятки и сотни
раз выше.
Таким образом, при горении дуги в поперечном потоке среды-диэлектрика с
увеличением (уменьшением) динамического давления потока геометрические
характеристики дуги (площадь поперечного сечения и длина) уменьшаются
(увеличиваются), а её энергетические характеристики, характеризуемые, в
частности, напряженностью электрического поля и плотностью тока в столбе
18
дуги, возрастают (уменьшаются), что следует рассматривать как явление
саморегулирования геометрических и энергетических характеристик дуги в
функции динамического давления потока.
200
10 –9
3
180
кВт/м
100А
K  8  106  I 0,2  Pd0,8
160
200А
140
400А
600 А
800 А
1000А
120
100
80
K
60
40
20
0
0 01
21 3 24
–5
10
47 10 5Па 6
53 6
Pd
7
8
9
10
Рис. 10. Зависимость объемной плотности тепловой
мощности К в столбе дуги от І и Pd
90
B
1 М Па
85
0,8 М Па
80
0,6 М Па
75
70
Ud
0,4 М Па
65
U  1,6  I 0,01  Pd0,3
60
55
0,2 М Па
50
100
200
300
400
500
600
700
800
А
900А 1000
І
Рис. 11. Вольтамперные характеристики дуги
в поперечном потоке воды при L = 0,2 мм
19
Оценим энергетическое состояние плазмы в столбе исследованной дуги,
определяемое концентарцией элементарных частиц n, температурой Т, объемной
плотностью тепловой мощности К, давлением р. Для этого воспользуемся
полученными соотношениями (1), (3), (5) и сравним значения максимально
достигнутых энергетических характеристик плазмы столба такой дуги с наиболее
эффективной из известных в этом отношении дугой Гердиена (табл. 1).
Таблица 1
Вид дуги
Дуга
Гердиена
Описанная
дуга
Энергетические характеристики столба дуги
Плотность Напряженность Концентарция Температура Давление Объемная
силы тока, электрического элементарных плазмы,
плазмы, плотность
2
кА/см
поля,
частиц,
К
МПа
тепловой
В/см
1/см3
мощности.
кВт/см3
30
300
1018
50 000
10
9000
40
3000
1019
500 000
130
120 000
Из изложенного и соотношений (1), (3), (5) следует, что энергетические
характеристики плазмы в столбе рассматриваемой дуги регулируются в широких
пределах и значительно превышают энергетические характеристики плазмы
известных дуг, что следует рассматривать как результат саморегулирования
энергетических характеристик плазмы в столбе дуги в функции динамического
давления поперечного к столбу дуги потока среды-диэлектрика. Как следствие в
столбе такой дуги создаются, например, условия для синтеза химических
элементов внешней среды и электродов согласно таблицы Менделеева слева
направо, что установлено экспериментально. Как уже отмечалось и описано [2],
указанные факты саморегулирования геометрических и энергетических
характеристик исследованной дуги и, в частности, факт удержания в столбе дуги
плазмы при давлении до 130 МПа, следует объяснять наличием мощного
собственного магнитного поля дуги, магнитная индукция которого является
функцией не только силы тока, но и внешних воздействий и возрастает с
увеличением динамического давления поперечного к столбу дуги потока среды
диэлектрика.
В этой связи
приведем результаты некоторых экспериментальных
исследований, подтверждающих это. При протекании описываемой дуги между
двуми графитовыми электродами диаметром 20 мм в поперечном потоке средыдиэлектрика (вода, масло индустриальное и др.) при силе тока 25…300 А, при
напряжении на дуге 30 В, при динамическом давлении потока 0,3 МПа (когда
длина дуги составляет всего лишь 0,1мм) магнитная индукция собственного
магнитного поля такой дуги в 5…8 раз превышает магнитную индукцию
металлического проводника при прохождении по нему тока такой же силы и,
например, при силе тока 50 А на расстоянии 12 мм от металлического проводника
диаметром 20 мм и исследованной дуги, магнитная индукция проводника с
током составляет 4,610 -4 Тл, а магнитная индукция собственного магнитного
поля исследуемой дуги составляет 2,710 -3 Тл. Это указывает на наличие мощного
20
собственного магнитного поля исследуемой дуги и на то, что магнитная индукция
такого поля является функцией не только силы тока, но и, прежде всего, функцией
динамического давления потока и, следовательно, подтверждает изложенное.
Такой же вывод следует из баланса энергии в столбе исследованной дуги.
Для этого примем во внимание такие факты. При наблюдении электрической дуги
в поперечном потоке воды, например, указанных выше режимов через стекло
герметризированной камеры даже на близких расстояниях, 10…20 см,
обнаруживаем, что такая дуга представляет собой чрезвычайно скромный
источник света в виде мигрирующего в пределах ограниченного экспериментом
пространства столба плазмы примерно цилиндрической формы малых размеров
(объемом менее 1 мм3), который можно наблюдать без светозащитных стекол
(сравним обычную электрическую дугу таких же электрических параметров в
воздухе, которая представляет ослепительно яркий источник света и который
невозможно наблюдать без светозащитных стекол). Это означает, что потери
энергии из столба предложенной дуги за счет излучения весьма незначительны.
Это, во-первых. Во-вторых, парообразование в результате взаимодействия столба
такой дуги с потоком воды практически не наблюдается. Это означает, что потери
энергии из столба дуги за счет конвекции также незначительны. Все это очевидно
и потому, что объем исследуемой дуги, как отмечалось, в сотни раз меньше
объема обычной дуги в воздухе.
Спрашивается, в таком случае, куда уходит энергия из столба дуги? Ответ,
если учесть изложенное, очевиден – она превращается в энергию собственного
магнитного поля дуги. Объясняется это как отмечалось, тем, что столб дуги (а это
столб плазмы) представляет собой совокупность элементарных заряженных
частиц высоких энергий (в данном случае значительно более высоких энергий,
нежели в известных дугах), которые находятся в состоянии электромагнитного
взаимодействия [5, с.63], создавая, таким образом, совокупное магнитное поле
дуги (в данном случае, поэтому, значительно более высоких характеристик,
нежели в известных дугах) и, превращая, в конечном счете, энергию
электрического поля в энергию магнитного поля. Таким образом электрическая
дуга в поперечном силовом поле является высокоэффективным преобразователем
энергии электрического поля в энергию магнитного поля. Как следствие, в зоне
действия такого магнитного поля дуги наблюдается, например, расщепление
химических элементов внешней среды и электродов согласно таблицы
Менделеева справа налево, что подтверждено экспериментально.
Заметим, все известные электрические дуги высоких энергетических
характеристик, включая описанную и используемую для размерной обработки
металлов (РОД), реализованы в условиях протекания в поперечном потоке средыдиэлектрика. Это прежде всего плазменные дуги, например дуга Гердиена, когда
эффект всестороннего, поперечного к столбу дуги динамического воздействия
потока среды-диэлектрика достигается за счет ограничения площади поперечного
сечения канала разряда соплом плазмотрона с дополнительным воздействием
потока на столб дуги за счет прокачки через сопло среды-диэлектрика. Сюда
можно отнести, как одну из разновидностей дугового разряда, также импульсный
разряд в воде или искровой (импульсный) разряд, в иной жидкости, например, в
21
условиях электроискровой обработки, когда динамическое взаимодействие
разряда с поперечным потоком среды-диэлектрика достигается в условиях
изменяющегося во времени всестороннего сжатия столба дуги при расширении
канала разряда, когда последний “набегает” на неподвижную среду-диэлектрик,
сжимая ее. В этой связи на условной схеме (рис.12) приведены энергетические
характеристики указанных дуг (сравнительные, обобщенные, усредненные) в
функции динамического давления поперечного потока среды-диэлектрика, что
подтверждает изложенные закономерности реализации дуг в поперечном потоке
среды-диэлектрика и позволяет утверждать, что при дальнейшем увеличении Рd и,
соответственно Uc , энергетические характеристики таких дуг будут возрастать, в
первом приближении, согласно установленным функциональным зависимостям.
Вывод.
По результатам экспериментальных исследований
описаны
функциональные зависимости энергетических характеристик плазмы в столбе
предложенной дуги, собственно j , E и, соответственно, Т, n, К, р, а также
магнитной индукции собственного магнитного поля дуги В, от динамического
давления поперечного к столбу дуги потока среды-диэлектрика
при
Рd  1МПа . Показано, что при увеличении Рd все указанные энергетические
характеристики плазмы одновременно возрастают. Это позволяет на основании
установленных функциональных зависимостей
путем простой экстраполяции
полученных результатов рассчитать значения указанных энергетических
характеристик плазмы при дальнейшем увеличении Рd и позволяет утверждать,
что при соответствующем увеличении Рd и, соответственно, напряжения на
столбе дуги Uc, обеспечивается получение в столбе дуги плазмы энергетических
характеристик Т, n, р, необходимых, в частности, для протекания реакции
термоядерного синтеза, а также ее удержание собственным магнитным полем
дуги.
3.2.2. Феноменологическое описание дуги
Из выражений (1, 3, 5), а также описанных зависимостей плотности силы
тока и напряженности электрического поля (см. рис. 8, 9) и табл. 1, а также
результатов экспериментальных исследований, следует, что энергетические
характеристики плазмы в столбе рассматриваемой дуги регулируются в широких
пределах и значительно превышают энергетические характеристики плазмы
известных дуг, а собственное магнитное поле дуги удерживает плазму
полученных энергетических характеристик, что следует рассматривать как
результат саморегулирования энергетических характеристик плазмы в столбе дуги
в функции динамического давления потока и что получает объяснение согласно
принципа смещения равновесия. Опишем вероятный физический механизм такого
саморегулирования, являющий результатом взаимодействия дуги с потоком.
22
Рис. 12
Описать такое явление в терминах фундаментальных частиц и их
взаимодействий пока не представляется возможным. Поэтому рассмотрим это
взаимодействие на феноменологическом уровне, с макроскопической точки
зрения, с точки зрения взаимодействия, собственно, дуги и поперечного потока
среды-диэлектрика. Как отмечалось, согласно представлений современной
физики, любое взаимодействие осуществляется через некоторые поля.
Электрическая дуга – это порождение того, что мы называем электрическим
полем, это материальная форма его проявления, это, в отличии от металлических
проводников тока, “обнаженная” форма существования электрического поля,
которое таким образом имеет самый непосредственный контакт с внешней средой,
взаимодействуя с ней, и чем, собственно, объясняются тонкие механизмы
саморегулирования дуги в функции состава и состояния внешней среды. Поток
среды – это силовое поле. Напомним, что силовое поле – это любая причина,
вызывающая движение или его изменение.
Таким образом, взаимодействие дуги с потоком следует рассматривать как
взаимодействие электрического поля, характеризуемого силой тока I, и силового
поля, характеризуемого динамическим давлением потока Рd. Основным
результатом такого взаимодействия является то, что взаимодействующие системы
претерпевают изменения.
Как было показано, в результате взаимодействия дуги с потоком
наблюдается явление саморегулирования энергетических характеристик дуги
(напряженности электрического поля и плотности тока) и, соответственно,
энергетических характеристик плазмы в столбе дуги (концентрации элементарных
частиц, температуры и давления) в функции динамического давление потока.
Опишем физический механизм такого взаимодействия. Начнем с анализа
некоторых фактов существования дуги в экстремальных условиях
“механического” взаимодействия дуги с потоком, когда, во-первых, дуга обычно
перемещается по направлению движения потока, но перемещается дискретно,
после некоторого выстаивания, со скоростью, примерно, на порядок меньшей
скорости потока (но тогда, скажем так, какова природа сил, “механического
сцепления” дуги с электродами) и, во-вторых, в результате бокового давления
потока на столб дуги ее существования казалось бы возможным только в том
случае, если столб дуги будет обладать достаточной “механической прочностью”
(иначе он будет разрушен). Следствием взаимодействия дуги с потоком есть
также, например, факт движения дуги в направлении, поперечном к направлению
движения потока, что наблюдается, например, при горении дуги между стальными
электродами при силе тока I > 300…400А и динамическом давлении потока Рd >
0,3МПа. Это также требует объяснения, но одновременно позволяет более
определенно взглянуть на совокупность изложенных фактов.
Согласно существующим представлениям, в данном случае, единственной
силой, которая может перемещать дугу в направлении, поперечном к потоку,
может быть только собственное магнитное поле дуги, усиленное действием
ферромагнетика. При этом, в отличие от обычных дуг, типа сварочных, такое
магнитное поле не является симметричным, а направление вектора магнитной
индукции такого поля совпадает с направлением потока среды-диэлектрика
(согласно правила “левой” руки). Это, в частности, объясняет указанный ранее
факт, когда дуга в поперечном потоке среды-диэлектрика перемещается не вместе
с потоком и не с его скоростью, ибо мощное собственное магнитное поле
обеспечивает перемещение дуги согласно принципа минимума Штеенбека.
Становится понятной при этом и “механическая прочность” такой дуги, ибо
собственное магнитное поле дуги соответствующих характеристик, определяемых
динамическим давлением потока и значительно более высоких по сравнению с
обычными дугами, сжимает, удерживает и уравновешивает давление плазмы в
столбе дуги (которое, напомним, многократно превышает давление в столбе
известных дуг – см. выражение 5, табл.1) и таким образом обеспечивает
соответствующую энергетическую структуру столба дуги, которая разрушает
набегающий на нее поток среды-диэлектрика. При этом принимаем во внимание,
что в зоне действия собственного магнитного поля дуги поток среды-диэлектрика
протекает с большой скоростью и таким образом уже на молекулярном уровне в
этой зоне каждая частица среды-диэлектрика подвергается интенсивному
воздействию магнитного поля. Как следствие, в этой переходной зоне происходит
разрушение потока, происходит, наблюдаемое экспериментально, расщепление
материала среды-диэлектрика на более простые химические элементы. Такому же
эффекту расщепления в зоне действия собственного магнитного поля дуги
подвергаются те испаряемые частицы материала электродов, которые с большой
скоростью пересекают это магнитное поле.
Нельзя при этом исключать возможность термического взаимодействия дуги
с потоком за счет конвекции и излучения. Но уход энергии из столба дуги за счет
конвекции и излучения, как отмечалось, практически не обнаруживается. Поэтому
можно утверждать, что уход энергии из столба дуги происходит главным образом
за счет энергии собственного магнитного поля дуги. Это означает, что
электрическая дуга в поперечном
потоке среды-диэлектрика является
высокоэффективным преобразователем энергии электрического поля в энергию
магнитного поля. Попутно отметим, что электрическая дуга в поперечном
магнитном поле получает собственное магнитное поле обратного знака по
отношению к последнему, которое (собственное магнитное поле дуги)
обеспечивает те же процессы саморегулирования, что и собственное магнитное
поле дуги в поперечном потоке среды-диэлектрика.
Таким образом наличие собственного мощного магнитного поля, магнитная
индукция которого является функцией не только силы тока I (что известно как
закон Био-Саварра), но и динамического давления потока Рd (что неизвестно),
является следствием и необходимым условием существования дуги в
экстремальных условиях поперечного потока среды-диэлектрика. Определим
магнитную индукцию такого поля.
На основании изложенного и выполненных экспериментальных
исследований, а также учитывая существующие представления в области теории и
практики известных дуг, можно сделать вывод, что магнитная индукция такого
поля пропорциональна силе тока I и динамическому давлению потока средыдиэлектрика Рd, зависит от направления потока по отношению к столбу дуги и
25
может быть представлена выражением, Тл
В  k1IPd sin ,
(7)
где k1 – коэффициент размерности (при надлежащем выборе единиц
измерения k1=1);
 – угол между направлением потока среды-диэлектрика и
столбом дуги; при горении дуги в поперечном потоке среды диэлектрика =90° и
тогда sin = 1.
На языке векторной алгебры выражение (7) может быть представлено в виде
В  I  Pd
(8)
Полученное выражение (8) имеет принципиальное значение и важные
последствия. Сформулируем в самом общем виде его физический смысл, приняв
во внимание, что I – основная количественная характеристика электрического
поля, Рd – основная количественная характеристика силового поля.
Соотношение (8) выражает, по существу, неизвестную ранее закономерность
взаимодействия электрического и силового полей, результатом которого является
преобразование энергии электрического поля в энергию собственного магнитного
поля дуги, сжимающего и удерживающего плазму столба дуги высоких
энергетических характеристик. Следовательно, в столбе предложенной дуги
одновременно достигается и получение, и удержание плазмы высоких
энергетических характеристик.
Это означает, что одно явление (получение в столбе плазмы
соответствующих характеристик) обязательно сопровождается другим явлением
(наличием собственного магнитного поля дуги соответствующих характеристик).
Иначе, скажем так, каждое из этих явлений есть следствие и продолжение другого,
а в целом – это две стороны одного и того же явления, называемого
электромагнетизмом дугового разряда.
Соответствующий анализ показывает, что указанная закономерность
распространяется на все известные дуги. В этой связи укажем, что любые
перемещения известных дуг, в том числе и многочисленные примеры так
называемого аномального обратного движения дуги [3, с. 306] (описано выше),
объясняются наличием собственного магнитного поля дуги, которое всегда
несимметрично и переменчиво и которое обеспечивает перемещение дуги
согласно принципа наименьшего действия, сформулированного для дуг как
принцип минимума Штеенбека. Именно поэтому перемещение дуги в
пространстве является ее безусловным свойством.
В отличии от существующих представлений о том, что магнитная индукция
является функцией только силы тока (закон Био-Саварра), выражение (8)
устанавливает, что в условиях существования дуги в поперечном потоке средыдиэлектрика магнитная индукция собственного магнитного поля дуги является
также и функцией динамического давления потока. Однако, если учесть, что
электрические и магнитные силы составляют части одного физического явления –
электромагнитного взаимодействия частиц [9, с. 276] и, соответственно,
электрические и магнитные эффекты следует рассматривать как разные стороны
одного и того же явления, называемого электромагнетизмом, указанная
закономерность не противоречит существующим в этой области представлениям.
26
Следует напомнить, что любое явление вне связи и взаимозависимости с
другими явлениями становится иррациональным. В этой связи отметим, что
выражение (8) в известной мере аналогично выражениям, описывающим закон
электромагнитной силы (закон Ампера) и закон электромагнитной индукции
(закон Фарадея) с той принципиальной разницей, что в первом случае
устанавливается, по существу, закон взаимодействия электрического и магнитного
полей, результатом которого является преобразования энергии электрического
поля в энергию силового поля; во втором случае устанавливается закон
взаимодействия силового и магнитного полей, результатом которого является
преобразование энергии силового поля в энергию электрического поля;
B
Эф
B
P
За
ко
Ка
= Pпицы
кт
E
фе
=
н
E  Фара E
де
За
я
ко B =
нА
P
мп
ер
а
P
E
B
E  P =B
Описанная закономерность
Рис. 13. Треугольник взаимопревращений энергий
электрического Е, магнитного В и силового Р полей
выражение (8) устанавливает закономерность взаимодействия электрического и
силового полей, результатом которого является преобразование энергии
электрического поля в энергию магнитного поля, в связи с чем такая
закономерность может быть названа законом магнитной индукции.
В аналогиях и общности форм всех указанных закономерностей, в том, что
их объединяет и делает похожими, следует искать общность физической сущности
рассматриваемых явлений, которая, повидимому, может быть сформулирована как
закономерность взаимопревращения энергий электрического, магнитного и
силового полей. В этой связи удобно проследить за такими фактами
взаимопревращений энергий электрического Е, магнитного В и силового Р полей
на условной схеме (рис. 13), названой нами треугольником взаимопревращения
энергий электрического, магнитного и силового полей.
27
3.2.3. Научная новизна
Результаты
теоретических
и
экспериментальных
исследований
электрической дуги в поперечном силовом поле в условиях динамического
воздействия, например, в поперечном потоке среды-диэлектрика позволяют
сформулировать научную новизну предложения, которая описана [2] и состоит в
следующем.
Установлена
неизвестная
ранее
закономерность
взаимодействия
электрического поля, материальной формой проявления которого является
электрическая дуга, характеризуемая силой тока I, и силового поля, материальной
формой проявления которого является, например, поток среды-диэлектрика,
характеризуемый динамическим давлением Рd, состоящая в том, что такое
взаимодействие сопровождается явлением саморегулирования энергетических
характеристик плазмы в столбе дуги, собственно, температуры Т, концентрации
элементарных частиц n, давления р, а также магнитной индукции собственного
магнитного поля дуги B, которые описываются в функции векторного
произведения силы тока дуги I на динамическое давление Рd поперечного
к столбу дуги силового поля, например потока
среды-диэлектрика,
т.е. IPd, и одновременно возрастают при увеличении последнего.
Изложенная закономерность означает, что при протекании электрической
дуги в поперечном силовом поле в условиях динамического воздействия,
например,
в поперечном потоке среды-диэлектрика, энергетические
характеристики плазмы в столбе дуги (температура T, концентрация
элементарных частиц n, давление р) регулируются в самых широких пределах в
функции динамического давления потока Рd , а собственное магнитное поле дуги
сжимает и удерживает в столбе дуги полученную плазму заданных, регулируемых
энергетических характеристик, начиная от значений характерных для обычных
сварочных дуг и кончая плазмой, энергетические характеристики которой
ограничиваются лишь возможностями применяемой техники (рабочим
напряжением источника питания дуги и динамическим давлением потока средыдиэлектрика). Это позволяет использовать такую дугу для разнообразных
применений в областях науки и новых технологий.
3.2.4. Области рационального применения
Электрическую дугу в поперечном силовом поле следует рассматривать,
согласно изложенного. как качественно новое технологическое средство для
неизвестных ранее высокоэффективных применений, в частности:
1. Высокотемпературная электрическая дуга в поперечном силовом поле по
своим энергетическим характеристикам является уникальным, единственным из
известных, источником энергии, который обеспечивает одновременное
повышение температуры и давления плазмы в столбе дуги до самых высоких
значений, а также ее одновременное удержание собственным магнитным полем.
Энергетические характеристики плазмы в столбе такой дуги, собственно,
температура, концентрация элементарных частиц, давления плазмы, регулируется
28
в самом широком диапазоне режимов и ограничиваются лишь возможностями
применяемой технологии (рабочим непряжением источника питания и
динамическим давлением силового поля), а собственное магнитное поле дуги
удерживает плазму полученных энергетических характеристик. К тому же
представляется возможным в самом широком диапазоне режимов изменять
мощность электрической дуги, как источника энергии, от сотен ватт до многих
тысяч киловатт. Как следствие в столбе дуги такой дуги создаются, например,
условия для синтеза химических элементов внешней среды и электродов согласно
таблицы Менделеева слева направо. Поэтому достаточно оснований утверждать,
что в столбе такой дуги представляется возможным получить и удерживать
высокотемпературную плазму для управляемого термоядерного синтеза и таким
образом технологически осуществить этот процесс, используя механизмы
естественных связей и движений элементарных частиц.
В этой связи
возникает проблема термоизоляции полученной
высокотемпературной плазмы и её удержание в столбе стационарной дуги. Эту
проблему можно решить, например, если поток среды-диэлектрика в
межэлектродном зазоре формировать так, чтобы в приэлектродных областях его
скорость равнялась или приближалась к нулю при сохранении необходимой
скорости потока (динамического давления) в средней части столба дуги (рис. 14).
При этом в отличие от известных технических решений, когда для удержания
плазмы высоких энергетических характеристик используются внешние магнитные
поля и когда системы такого вида называются “магнитными ловушками”,
предложенное техническое решение согласно изложенной сути рассмотренного
физического явления (см. выражение 8) следует назвать “механической
ловушкой”.
Электрод
Плазма высоких
энергетических
характеристик
Поток
среды-диэлектрика
Эпюра скоростей
потока
Электрод
Рис. 14. “Механическая ловушка”
29
2. Электрическая дуга в поперечном силовом поле является
высокоэффективным преобразователем энергии электрического поля в энергию
собственного магнитного поля дуги. При этом в зоне действия такого магнитного
поля предоставляется возможным осуществить, например, расщепление
химических элементов внешней среды и электродов согласно таблицы
Менделеева справа налево и таким образом преобразовать, например, воду в
углеводороды.
При этом как в первом случае (синтез химических элементов), так и во
втором случае (расщепление химических элементов) за счет изменения условий и
режимов горения дуги имеется возможность управлять этими процессами,
обеспечивая необходимые или приемлемые формы таких преобразований.
3.
При протекании электрической дуги в поперечном силовом поле
энергетические характеристики катодного и анодного источников тепла на
электродах регулируются в самом широком диапазоне режимов, начиная от
значений, характерных для обычных дуг, типа сварочных, достаточных для
плавления металла, и кончая значениями, достаточными для тонкого размерного
испарения любых токопроводящих материалов. Это позволяет реализовать самые
разнообразные новые высокоэффективные технологии, в частности, размерную
обработку металлов, различные способы поверхностного упрочнения металлов,
более эффективную по сравнению с известной подводную резку металлов,
плазменную резку металлов при отсутствии зоны термического влияния,
получение металлических порошков, получение металлических суспензий,
проведение химических реакций и др.
3.2.5. Электрическая дуга в поперечном силовом поле как источник
высокотемпературной плазмы для управляемого термоядерного синтеза
Согласно изложенного, показано, что в столбе электрической дуги
представляется возможным получить и удержать высокотемпературную плазму
необходимых энергетических характеристик для управляемого термоядерного
синтеза. В этой связи нами предложено техническое решение (“механическая”
ловушка (см. рис.14), состоящее в том, что при протекании электрической дуги в
поперечном силовом поле в условиях динамического воздействия (динамического
давления Рd), например, в потоке среды-диэлектрика, последний формируют так,
чтобы в приэлектродных областях его скорость равнялась или приближалась к
нулю при сохранении необходимой скорости потока (динамического давления
Рd) в средней части столба дуги . Как следствие, в средней части столба дуги
получают и удерживают плазму заданных энергетических характеристик, при
необходимости, высокотемпературную плазму для управляемого термоядерного
синтеза.
30
На условной схеме, представленной на рис. 15, приведены в функции
динамического давления поперечного потока среды-диэлектрика энергетические
характеристики
плазмы в столбе дуги (сравнительные, обобщенные,
усредненные) для обычной дуги в воздухе, для дуги Гердиена, для исследованной
нами дуги, а также полученные путем простой экстраполяции расчетные значения
энергетических
характеристик
высокотемпературной
плазмы,
согласно
технического решения, необходимых для протекания реакций термоядерного
синтеза. Последние (энергетические характеристики) принимались, в частности, с
учетом того, что скорость реакции синтеза при заданной температуре плазмы
пропоциональна квадрату давления. Поэтому, согласно расчетам, при давлении
плазмы в столбе дуги 2000 МПа ее температура Т=107К должна быть
достаточной для решения поставленной задачи, хотя технические возможности
дальнейшего повышения температуры плазмы нельзя считать исчерпанными.
При этом необходимо учитывать, что столб дуги создается из материала
внешней среды и материала электродов, а при использовании соответствующих
технологических приемов может состоять только из материала внешней среды и
это может быть ядерное топливо. Поэтому,
согласно предложения,
представляется возможным реализовать реакцию термоядерного синтеза в малом
объеме столба дуги, измеряемого, например, миллиметрами кубическими, и
таким образом в этом объеме “зажечь” плазму. При этом управление процессом и,
в конечном счете, реализация управляемого термоядерного синтеза
осуществляется в самом широком диапазоне режимов и достигается простыми
средствами, когда количество вступающих в реакцию элементарных частиц
регулируется простым изменением силы тока при самых широких возможностях
изменения состава внешней среды (ядерного топлива) в межэлектродном зазоре.
Такой источник тепла, в принципе, можно использовать как для того, чтобы
“поджечь”
ядерное
топливо
в
условиях
дальнейшего
протекания
самоподдерживающейся реакции ядерного синтеза за счет собственного тепла
горения, так и как самостоятельный, постоянно действующий источник тепла,
непосредственно инициирующий и обеспечивающий протекание реакции
термоядерного синтеза, например, по принципу работы двигателя внутренного
сгорания. Остается использовать такой источник тепла для создания
термоядерного реактора в условиях контролируемого процесса, что представляет
самостоятельную проблему и сейчас не является объектом обсуждения [10].
Вывод. Предложено техническое решение (“механическая” ловушка) и описаны
режимы реализации процесса, позволяющие, как это и предусмотрено проектом,
получить и удержать в столбе электрической дуги плазму энергетических
характеристик
Т, n, р, необходимых для “зажигания” плазмы и протекания
реакции термоядерного синтеза.
31
Рис.15
Основные преимущества
предлагаемого технического решения по сравнению с наиболее перспективными
из известных, которыми являются установки типа “Токамак”
1. Получение и удержание в столбе дуги плазмы необходимо высоких
энергетических характеристик Т, n, р, достаточных для протекания управляемой
термоядерной реакции синтеза, достигается одновременно простым увеличением
напряжения на дуге в функции динамического давления поперечного к столбу
дуги силового поля, например, потока среды-диэлектрика.
2. Управление процессом и, в конечном счете, реализация управляемого
термоядерного синтеза осуществляется в самом широком диапазоне режимов,
когда мощность электрической дуги достигает многих тысяч киловатт, и
достигается простыми средствами, когда “зажигание” плазмы происходит в малом
и регулируемом объеме плазмы столба дуги (например, несколько мм3), а
количество вступающих в реакцию элементарных частиц регулируется простым
изменением силы тока при самых широких возможностях изменения состава
внешней среды (ядерного топлива) в межэлектродном зазоре.
3. Процесс начинается с “зажигания” плазмы в малом объеме столба дуги, и
поэтому запуск установки осуществляется без огромных затрат энергии
(характерных для “Токамаков”).
4. Предложено конкретное техническое решение (“механическая” ловушка)
и описаны режимы реализации процесса, обеспечивающие “зажигание” плазмы
(что на “Токамаках” не достигнуто).
5. Установка имеет несоизмеримо меньшие размеры.
6. Значительно более простое решение концептуальных проблем
проектирования и создания термоядерного реактора и, в конечном счете,
значительно меньшая стоимость.
7. Для создания термоядерного реактора описаны технологические схемы
реализации предложения как в потоке среды-диэлектрика, так и в неподвижной
среде.
Литература
1. Самервилл Дж. Электрическая дуга (перевод с английского), - м. – Л.:
Госэнергоиздат, 1962.
2. Носуленко В.И. Электрическая дуга в поперечном потоке средыдиэлектрика как источник тепла для новых технологий // Электронная обработка
материалов, Кишинев. 2005, 2. – с.26-32. Прилагается.
3. Финкельнбург В., Меккер Г. Электрические дуги и термическая плазма. –
М.: Иностранная литература, 1961.
4. Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга. – М.: Машиностроение, 1970.
5. Арцимович Л.А. Элементарная физика плазмы. – М.: Атомиздат, 1969.
6. Брон О.Б., Сушков Л.К. Потоки плазмы в электрической дуге
выключающих аппаратов. – Ленинград: Энергия, 1975.
7. Вакуумные дуги: Пер. с англ. Под ред. Дж.Лафферти. – М: Мир, 1982.
8. Кошкин Н.И., ШирковичМ.Г. Справочник по элементарной физике. Изд.
“Наука”- Москва, 1976.
9. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэнде М. Фейнмановский лекции по физике.
Электричество и магнетизм. – М., 1977.
10. Носуленко В.И. Способ получения плазменной дуги. Патент.
Не подлежит опубликованию в открытой печати.
34