KAVITCI A JV ENERGIAFORRSA Ksztette Csiki Attila Karda

KAVITÁCIÓ A JÖVŐ ENERGIAFORRÁSA Készítette: Csiki Attila, Karda. Tamás, Tokai Dávid, Matus Kristóf

A KAVITÁCIÓ KLASSZIKUS ÉRTELMEZÉSE : • Centrifugális szivattyúkban, hajócsavarok és vízturbinák környezetében figyelhető meg és kiterjedt eróziót okoz a forgó lapátokon, valamint minden érintett anyagfelületen. Gőzbuborékok keletkezése a folyadékok kisnyomású tartományaiban, ami főleg nagy sebességű áramlási zónákban jelenik meg. Rezgésekkel, kopogásszerű hanggal jár, eltorzítja az áramlási képet és csökkenti a hatásfokot. Mindegy, milyen anyagból készítik a hajócsavart vagy turbinalapátot, egyaránt megeszi a felületét, szó szerint kimarja a legkeményebb ötvözeteket is, apró gödröcskéket képezve rajta. • A szó jelentése egyébként: üregesedés.

A KAVITÁCIÓ KLASSZIKUS ÉRTELMEZÉSE: • A kavitációs (gőz) buborékok az áramló folyadékban hirtelen fellépő nyomáscsökkenés hatására keletkező apró, pár milliméteres gömböcskék, melyek a nagy nyomású tartományokba érve gyorsan összeroppannak, és ha az eltűnésük egy fémfelület közelében következik be, adott méretű gödröt vájnak bele. A kavitáció mindezek miatt egy nem kívánatos természeti jelenség, amit lehetőleg ki kell küszöbölni a turbina forgási sebességének limitálásával vagy áramlási profiljának megváltoztatásával. • Az elmúlt évtizedekben sokan foglalkoztak a kavitációs jelenségek vizsgálatával, beleértve a szabadenergia kutatókat is, és számos találmány készült, ami a gödrösödés során felszabaduló energiát hasznosítja valamilyen módon.

A KAVITÁCIÓ FOLYAMATA : • Ha egy nagy nyomású folyadékban hirtelen nyomáscsökkenés következik be, az anyag gyakorlatilag szétszakad. Belső folytonossága megszűnik, hézagok, rések keletkeznek benne a pillanatnyi mozgási viszonyoknak megfelelően. A folyadékok azonban nem úgy szakadnak szét, mint a szilárd anyagok. Nem néhány darabra esnek szét, némi törmelék kíséretében, hanem a rendelkezésükre álló teret nagyjából egyenletesen kitöltve cseppekre robbannak szét. A cseppek között pedig apró üregek, üres lyukak keletkeznek. Ezek szó szerint vákuum buborékok, tehát nem gőzbuborékokról van szó. Nincs bennük semmiféle gőz, de mivel a vákuumnak kitett folyadékok forráspontja sok esetben drasztikusan megváltozik, mikro gőzösödésre késztetik az őket körülvevő anyagot.

A KAVITÁCIÓ FOLYAMATA : • Kezdetben gömb alakúak, majd gyorsan belapulnak, ahogy a vákuum hatására odaszívódnak a környező cseppek, drasztikus esetben gőzszerűen molekulákra szakadva. Érdekes módon a buborékok először tórusz alakot vesznek föl, a két szembelévő oldalukon bemélyedve, majd itt egy lyuk képződik a közepükön. A kialakuló gyűrű ezután vékonyodni kezd, végül teljesen eltűnik. A buborékok összeomlása egy másodpercen belül bekövetkezik, és egy apró, csattanó hanggal jár. Ez gyakorlatilag a folyadékmolekulák összeütközésének zaja (csobogás), ami nagy mennyiségben ropogó, pattogó, illetve dübörgő hangot kelt a közegben.

Először tórusz alakot vesznek föl…

Közelebbről megfigyelve… • Közelebbről megfigyelve azonban a buborékok összeroppanása fényjelenséggel is jár. Apró, kékesfehér színű fényfelvillanások keletkeznek azon a helyen, ahol egy buborék eltűnik és radioaktív sugárzás mérhető a nyomukban. A látható fény mellett infravörös, ultraibolya, röntgen, gamma és rádiósugárzás is keletkezik, valamint neutronsugárzás, ami (víz esetén!) pár centiméter megtétele után szerencsére elnyelődik a közegben. • A buborékok összeomlása annihilációt okoz, vagyis a kavitáló folyadékban megszűnnek az anyagok és egy zárt rendszerben keringő folyadék így fokozatosan elfogy a kavitáció hatására.

Közelebbről megfigyelve… • A mikro annihiláció nyomán radioaktív bomlás következik be. Az atommag széthasad, különböző izotópok keletkeznek, és nagy mennyiségű (radioaktív) sugárzás szabadul fel, ami további maghasadást idézhet elő a szomszédos atomokban. A láncreakció további részecskék annihilációjával is járhat, főleg a szerterepülő gyors neutronok miatt, amik további részecskéket pusztíthatnak el amikor beléjük ütköznek. Az eredmény egy mikro atomrobbanás a kavitációs buborék felszíne körüli tartományban. A kavitációs (nukleáris) robbanásban azonban érdekes módon nem csak radioaktív bomlás figyelhető meg, hanem esetenként magfúzió is létrejöhet (viszonylag ritkán).

ENERGIATERMELÉS KAVITÁCIÓVAL • Ha folyadékot keringtetünk egy zárt rendszerben nagy sebességgel, és a csőben kialakítunk egy szűkülő, majd hirtelen kitáguló szakaszt, akkor ott könnyen elérhető a kavitációhoz szükséges nyomáscsökkenés. Csupán arról kell gondoskodni, hogy a buborékok még véletlenül se érhessék el a berendezés falát, különben idővel kilyukasztják a fémet. • Működés közben a folyadék molekulái folyamatosan pusztulnak és a belőlük kiszabaduló fény hevíti a környezetét. Rendszeres időközönként épp ezért utána kell tölteni a rendszerbe a folyadékot (erre a víz látszik a legolcsóbb, legjobb anyagnak). A működő készülék radioaktív sugárzást bocsát ki, így célszerű megfelelő sugárvédő köpennyel ellátni az egészet, és nem kell a szükségesnél többet a közvetlen közelében tartózkodni. A megfelelő óvintézkedések betartásával semmivel sem veszélyesebb, mint egy rádió adóvevő (mobiltelefon) sugárzó antennája. Emiatt kiválóan alkalmas lehet háztartási energiatermelő rendszerként való forgalomba hozatalra is, mint otthoni mini atomerőmű.

ENERGIATERMELÉS KAVITÁCIÓVAL • Fontos előnye a módszernek a radioizotópos és urán fűtőelemes atomerőművekkel szemben, hogy a benne keletkező radioaktív izotópok is nyomtalanul megsemmisülnek egy idő után, így a sugárzás nem lép túl egy kritikus szintet. Nem lehet a berendezést megszalasztani, leolvasztani, felrobbanásra kényszeríteni. Csupán túlhevíteni, ami a legrosszabb esetben gőzrobbanással járhat, ha a burkolat nem bírja a nyomást és a hőt. Ekkor persze megszakad a folyadék áramlása is, és a kavitációs folyamat leáll. Így ez az eszköz gyakorlatilag alkalmatlan közvetlen katonai felhasználásra, mert nem lehet belőle bombát készíteni.

CSAK TORPEDÓT… • VA– 111 Skval

ÉS A RÁADÁS… • A készülék a kikapcsolása után nemsokkal teljesen sugárzás mentessé válik, tehát szétszedhető, javítható védőfelszerelés nélkül is. Nem keletkezik az üzemelése során radioaktív hulladék, így annak tárolásáról sem kell gondoskodni. Sőt, a kavitáció kiválóan alkalmas a különféle veszélyes hulladékok megsemmisítésére.

HULLADÉK MEGSEMMISÍTÉS KAVITÁCIÓVAL • Az iparban rengetegféle olyan veszélyes hulladék keletkezik, aminek a megsemmisítése elég problémás, az eltárolása pedig hosszabb távon nem megoldott. A környezetbe kerülve ezek az anyagok komoly ökológiai katasztrófákat okozhatnak. Ilyenek a primitív nukleáris ipar által kitermelt radioaktív hulladékok (enyhén sugárzó szemét és elhasznált fűtőanyag), a semmire sem jó atombombák hasadóanyag töltetei (urán és plútónium), a kémiai vegyszerek (vegyi és biológiai fegyverek). Ez minden évben sok ezer tonna veszélyes anyagot jelent, amivel lassan tele lesznek a tárolóink, sivatagjaink és az óceánok feneke.

AMÍG TELJESEN MEG NEM TISZTÍTJUK A FÖLDET… • Ha ezeket a tárolgatás, ide-oda rakosgatás helyett szépen pépesítjük, finomra őröljük, majd beadagoljuk a nagyobb teljesítményű kavitációs erőműveink reakcióterébe (a folyadékba keverve), akkor ott szépen megsemmisülnek. Nyomuk sem marad, viszont sok-sok megawattnyi elektromos energiát fognak szolgáltatni a következő évszázadokban, amíg nemzetközi összefogással teljesen meg nem tisztítjuk tőlük a Földet.

ÉÉÉÉÉS UTÁNA JÁRTUNK…

1. Lépés, a meghajtó csavar leszerelése: • 2. Lépés a csavar • biztonságba helyezése :

BME Hidrodinamikai Tanszék

A kutató labor:

EGY KIS OKÍTÁS…

A centrifugál szivattyúkban előforduló kavitáció:

A romboló hatás:

Áramlástani vizsgálat:

A klasszikus kavitáció

ÉS EGY TELJES KÉP A „FREKIVÁLTÓRÓL”…

• Köszönjük dr. Pandula Zoltánnak a segítséget

Végeredmény: Kutatási alapunk céljául egy az interneten talált cikk állt, amiről Pandula Zoltánnak köszönhetően kiderül, hogy nem igaz. Sajnos ezzel a jelenséggel nem lehet se nukleáris hulladékot megsemmisíteni, de még az említett módon energiát termelésre se alkalmas. A kavitáció lényegében nem használható semmiféle energia termelésre, a gépészetben leginkább csak gondot jelent a komoly eróziós hatása. Az oroszok a 60 as években mint sok minden mást ezt a jelenséget is felhasználták hadifegyver készítésre, mégpedig a VA– 111 Skval megépítésével ami egy rakétatorpedó. Speciális működési elvéből adódóan szuperkavitációs torpedónak is nevezik. Sebessége víz alatt eléri a 200 csomót (kb. 370 km/h) 8, 2 m-es hossza és 2700 kg-os súlyának köszönhetően borzasztó pusztítást képes véghezvinni. A kavitáció a hajózásban elég nagy problémát okoz, mivel egy rosszul beállított hajócsavar a kavitáció hatására nagyon hamar tönkremegy. Szerencsére a modern számítógépes tervező programok segítségével rendeltetés szerű használat esetén szinte teljes mértékben kiküszöbölhető ez a jellegű károsodás.

A lényeg tehát az, hogy az interneten talált különbözőféle világ megváltására alkalmas módszerek a tudomány jelenlegi álláspontja szerint nem léteznek. Természetesen ez nem azt jelenti, hogy a perpetuum mobile (örökmozgó) nem létezik, nem egyszerűséggel eddig még senkinek sem sikerült bemutatni egy működő modellt.