用于产生电能的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种通过渺子（μ)衰减方式用于产生电能的装置和方法，渺子是源 自于称为Jr介子（pions)的宇宙粒子。
【背景技术】
[0002] 虽具有相同自旋（1/2)的相同电荷，渺子为具有质量大约为电子的200倍大的基 本粒子，称为电子的「第二世代成员（second generation partner)」。所述渺子于1937 年在宇宙射线中发现。所述粒子不会被强交互作用影响，且仅参与弱及电磁交互作用。渺 子非常不稳定，且具有2· 106的生命期，且通常在电子、μ-中微子（μ-neutrino)及电 子-中微子（electron-neutrino)中衰减。就目前所知，光子发电机，又被称为太阳能电 池，能够从太阳撷取被称为光子的光线粒子（太阳能面板），并且将所述光线粒子转换为电 能，例如美国专利文件第20090127773号。然而，所述技术由于依赖阳光而受到气象限制， 因而限制了工业上的应用性。另一方面，有一种渺子检测器的装置；例如参见美国专利文 件第20090101824号。这些装置具有检测或计算源自自然到达地球表面的宇宙射线的渺子 数目的功能，而未利用所述渺子产生电能。然而，这些粒子具有非常高的能量，通常为3~ 4GeV。这个事实在巴西物理学杂志（「Revista Brasileira de Ensino de Fisica」），第 29 卷，第 4 期，页数 585-591 (2007) (Brazilian Journal of Physics Teaching (「Revista Brasileira de Ensino de Fisica」），volume 29, No. 4, pages 585-591 (2007))中提到，是 关于渺子检测的简单实验的教学文章及关于粒子生命期的讨论。然而，上述文章并未提到 自渺子取得能量的可能性。
[0003] 参考文献也涉及美国专利第7863751号，是描述渺子的检测。然而，如上述专利名 称所述，所述专利仅关于渺子的检测，并不是渺子固有能量的撷取器（captivator)。
【发明内容】
[0004] 相关于本发明的第一次申请是于2012年10月5日申请，其专利号为PCT/ BR2012/000382。
[0005] 因此，本发明的主要目的是提供一种可使用渺子固有能量来产生能量的装置。
[0006] 本发明的再一目的是产生无关气象条件的能量。
[0007] 本发明的另一目的是使用不会污染环境的能源。
[0008] 非常出乎意料地，根据申请专利范围第1项所定义的特征，这些目的是通过取得 渺子固有能量并将其转换至电能的装置而达成。
[0009] 渺子通量在地球表面的数量级约为10 4/m2 *s，且因此渺子通量是微不足道的。举 例来说，为达成760kW(等于4. 7 · 1015eV/s)的功率，考虑各个渺子具有4GeV的能量，要具 有流量的数量级为1〇15渺子/秒（muons/s)。为补偿所述极度微量的流量，将需要以等于 多个城市的区域的线圈来增加渺子的撷取区域，这是完全不可能的。然而，令人意外的是， 根据本发明的装置可撷取足够数量的渺子以使自空气的渺子能量可实际取得，且具有小于 半个平方公尺的高度节约区域。不限于可能的物理理论，据信解释如下所述。
[0010] 磁铁具有「封闭（closed)」和「开放（open)」场线，所述磁铁形成介于所述磁铁之 间的趋于零角度的Θ。同样地根据发明自渺子发电机的主线圈磁场也具有两种类型的磁力 线。因此「开放（open)」场线传递至包括渺子形成区域的高海拔，于10公里的海拔高度，形 成顶部「开口（opening)」可具有半径为好几公里的磁性隧道。这些线将令大气中的渺子直 射本发明的发电机的线圈，其直径例如仅为几公分。因此，线圈的磁场是作为渺子汲极，所 述渺子汲极实时振荡。所述线圈的磁场的振荡频率具有波长λΒ，所述波长为渺子的康普顿 波长（Compton wavelength) λε(λΒ=η· λ c=n· 5· 88χ 10 23m)的多重比率（fraction multiple)，使得用于撷取（captation)过程中的磁场能量尽可能地减少，且仅具有渺子的 选择性。上述整个过程是应用于所述渺子发电机的线圈水平地、垂直地或介于两者之间的 任何角度而存在于所述渺子发动机轴线的例子。
[0011] 我们计算渺子发电机中760kW的输出功率所需大气中的渺子的检测区域。已 知地球表面每秒每平方公尺平均具有1〇4个渺子。在对流层顶部，海拔高度大约l〇km， 渺子率是大于地球表面的十倍。因此，海拔高度l〇km，渺子率为Φ = 105渺子?公 尺2 ·秒1 (muons · m 2 · s 3。渺子发电机的功率输出为P = 760000W or 4 · 1024eV s 1= 4，1015GeV s1。考虑各个渺子的能量为Ei = 4GeV，且在对流层顶部，通过「磁锥体 (magnetic cone)」被撷取，流量为Φ = 105渺子· m 2 · s 1 (muons · m 2 · s ^，且总能量为
[0013] 将数值插入方程式1，得到E = 4 X 105GeV · m 2 · s 1。
[0014] 针对渺子发电机产生每秒Es= 4 · 10 15GeV的输出功率，将需要下列区域
[0016] A = 104km2。换句话说，在海拔高度10km的磁锥体「嘴巴（mouth)」的半径应为 R ~50km〇
[0017] 每个渺子可通过将振荡器调整至波函数频率来撷取。因此，渺子线圈能够将粒子 形式的大气渺子流撷取并集中（concentrating)(收敛（converging)，引导（directing)) 至本身。
[0018] 已知电功率可通过下列关系式表示：
[0019] P = U · i
[0020] 其中：P =电功率（kW)、U =电压（V)以及i =电流（A)。
[0021] 下列表1是显示通过本发明专利的标的的过程和装置方式（第1图）被执行的测 试所获得的结果。
[0022]表 1 [0023]
[0024] 所述结果可通过表现系数（coefficient of performance, COP)的方式来观察- 定义为渺子发电机的输出功率与输入功率之间的比率-以小输入功率可将来自宇宙射线 的渺子转换成大量的电能，而未危及环境或发出辐射。
[0025] 自渺子发电机的电压输出系为根据4个变量的函数：
[0026] V = F (f, D, N, L)；
[0027] 其中f为振荡器频率，D为线圈直径，N为线圈圈数，以及L为线圈长度。大气中的 渺子可渗入约lkm的地底和约2km的海洋。此外，所述渺子仅形成于海拔高度小于12km的 地方。因此，这些距离是限制渺子发电机的应用性（功能性）。另一方面，渺子在12km的浓 度约为其在地球表面浓度的十倍。因此，为了产生电能，在高山上的固定的发电机为感兴趣 的选择。磁力是异常地存在于南美大气中，使得宇宙射线（渺子）的浓度约为其他已记录 区域（非异常）的三倍。所述事实可用以在磁力异常的区域中达成更高产出渺子能量。
[0028] 渺子发电机具有广泛的工业用途，具有产生电能的用途以用于一般消耗（工业、 商业及居住）、机动车辆（船、火车、飞机、直升机、潜水艇等）和其他传输工具、其他依赖电 力的装置，如液压栗、压缩机、收音机、电话等。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明的渺子发电机的基本部件的线路图。
[0030] 图2是本发明的具有高表现系数（Coefficient of performance, C0P)的另一种 渺子发电机的电子-机械示意图。
[0031] 图3是本发明的渺子发电机的上部（沿着直径）以及沿着渺子发电机的线圈轴线 的部分示意图。
[0032] 图4是本发明的将渺子发电机的输出电压转换至用于任何工业负载（如三相马 达）的三相正弦波的频率反相器的细部结构示意图。
[0033] 图5是本发明的振荡器内的耦接示意图。
[0034] 图6本发明的将来自宇宙射线的渺子的衰减经由来自此衰减电子的高流量撷取 并转换成电能的物理过程流程图。
【具体实施方式】
[0035] 图1中的渺子发电机是由电力网的主电源1或电池 2构成，后者是连接至将来自 电池的直流转换为交流的反相器3。所述电力网的主电源1或电池2通过电感滤波器5的保 护来供给振荡器4,振荡器4的频率为渺子的康普顿（Compton)波长的多重比率（multiple fractional)，而振荡器的端点串联火花隙6和外部振荡线圈7,外部振荡线圈7产生变化 振荡磁场8,具有相同的振荡器频率，能够吸引并集中来自宇宙射线10的渺子9。在所述线 圈的中心，渺子在线圈的中心腔体38自发地衰减（分裂）成大量电子11 ( 一个渺子变成一 个电子），直到电子11通过内部线圈13的电线以电力的形式所吸收，在转换成可用的电压 后，所述电压将通过三相负载的反相器15供给任何外部负载14。反相器15的输入表示为 参考符号33且输出为34。因此，渺子电子初始具有高速，且在被自然地吸收的内部线圈13 的方向传递。在此路径上，当在线圈的核心12与原子（主要为碳）碰撞时，核心12经历速 度上的衰减。根据想要产生的电压，两个或更多线圈可串联或并联，当串联时，电压随着关 联线圈的数量而趋于增加。线圈的中心腔体38通常为圆柱形，但也可为截头圆锥形。较佳 地，此腔体容纳空气。
[0036] 如所属技术领域的技术人员所知，电子振荡器为产生重复电子讯号、频繁正弦波 或方波而不需施加外加讯号的电子电路。振荡器基于放大器电路和反馈回路，所述振荡器 感应（induces)会使振荡的操作不稳定。
[0037] 多种类型的振荡器可用于本发明。例如哈特莱（Hartley)振荡器（其结构通过本 参考包括在本描述中），所述哈特莱（Hartley)振荡器为一种LC振荡器，即当所产生的讯号 频率是通过线圈和电容来决定。当电路开启时，电阻极化晶体管的基极接近饱和，因此造成 传导。强电流在集极与电源供应器之间流动，通过线圈连接中心插座。此结果为线圈的一 半电流感应出相同线圈的另一半电流通过电容重新施加在晶体管的基极。
[0038] 电网通常表示来自家电设备的无数噪声，如切换模式电源供应器和电力马达。这 些噪声高达20kHz的频率。这些高频噪声可能负面地干扰渺子发电机的功能。因此所述电 感滤波器5是用以消除网络的噪声，保护发电机免于这些不良的干扰。此电感滤波器的结 构为所属技术领域的技术人员所知。
[0039] 图3是根据本发明的双线圈的较佳组成。所述双线圈包括外部线圈7连接振荡器 4且串联火花隙6。所述火花塞可通过工业气体火花隙或氧化锌火花隙构成，均为市场上熟 知。火花电压（sparking tension)已详述于商业元件。举例来说，火花隙在300V、400V等 传导。换句话说，所传导的电压为元件的本质特性。
[0040] 所述火花隙串联振荡器4和外部线圈7,且具有放大磁场以吸引并集中渺子的用 途。外部线圈7可由铜线制成。然而，可使用其他良好导电性的金属或合金，如锌、银、金、 青铜、黄铜等。所述铜线包括市场上商业化类型的绝缘材料的圆柱层，如铁氟龙（teflon)、