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Fu sionsrekator
Die Erfindung betrifft einen Fusionsreaktor mit mehreren aneinanderschliessenden magnetischen Spie- geln, bei dem in einem evakuierten Gefäss durch Einspritzvorrichtungen ein Plasma aufgebaut wird. Die
Spiegelmaschine arbeitet im Gegensatz zu den Stossmaschinen mit einem stationären axialsymmetrischen
Magnetfeld, das durch zwei in einem gewissen Abstand voneinander befindlichen Spulen erzeugt wird.
Wesentlich ist dabei die Verdichtung des Kraftflusses im Bereich der felderzeugenden Wicklungen. Ge- ladene Teilchen, die von aussen her mit hoher Geschwindigkeit quer in das Feld treten, werden durch das
Feld zu Schraubenbewegungen um Feldlinien gezwungen.
Die Verstärkung des Feldes an den beiden Enden der Spiegelmaschine zwingt die nach aussen lau- fenden Teilchen im allgemeinen zur Umkehr der Bewegungsrichtung, was einen Einschluss der Teilchen im Feld zur Folge hat. Teilchen, deren Bewegungsrichtung mit den Feldlinien einen hinreichend klei- nen Winkel bildet, können das Spiegelfeld allerdings an den Enden in Achsrichtung verlassen.
Auf diese Weise tritt ein unerwünschter Verlust von Teilchen auf. Es ist bereits bekannt, mehrere mignetische Spiegel nebeneinander anzuordnen. Es ist auch bereits bekannt, entland des Gefässes der Spiegelmaschine einheitlich eine Wicklung anzuordnen ; über dieser Wicklung sind dann die Spulen für das Spiegelfeld angeordnet.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass zwischen den beiden Hauptwicklungen jeder Spiegelmaschine mehrere voneinander getrennte Hilfswicklungen angeordnet sind, wobei die Stärke des Feldes sowohl der einzelnen Hauptwicklungen als auch der einzelnen Hilfswicklungen getrennt steuerbar ist, und vorzugsweise für jede Spiegelmaschine eine eigene Plasmazufuhr vorgesehen ist.
Durch diese Massnahme kann man nicht nur die Anlage steuern, sondern vermindert auch die Teilchenverluste.
In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise angedeutet. Fig. l zeigt ein lineares System, Fig. 2 eine kreisförmige Anordnung.
Wählt man für das gesamte System eine gerade Symmetrieachse auf der eine Spiegelanordnung neben der andern aufgereiht ist, so kann natürlich der axiale Teilchenverlust bei den am weitesten aussen liegenden Anordnungen nicht vermieden werden, doch ist der Gesamtverlust, verglichen mit der gleichen Anzahl unabhängig voneinander arbeitender Spiegelanordnungen, herabgesetzt, da für das durchschnittliche Teilchen der Weg zum Erreichen der "offenen" Feldenden länger geworden ist. Ein lineares System von Spiegelmaschinen wird umso effektiver sein, je mehr einzelne Felder es enthält.
Besondere Vorteile bietet dagegen die Anordnung von mehreren Spiegelsystemen längs eines Kreises, wie das in Fig. 2 schematisch im Querschnitt für vier Systeme dargestellt ist. Es bedeuten dabei 1 die das Hauptfeld erzeugenden Spulen, 2 die Feldlinien und gleichzeitig den Aufenthaltsraum des Plasmas, 3 die Injektionseinrichtungen. Mit 4 sind die Hilfswicklungen bezeichnet, die eine zweifache Funktion besitzen. Zunächst bewirkt die Krümmung des Spiegelfeldes bekanntlich eine Drift der Ladungs- träger quer zu den Feldlinien, die zu Verlusten in radialer Richtung führen kann. Um dieser Drift ent-
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gegenzuwirken, ist eine Hilfswicklung erforderlich, deren Feld eine Verdrillung der magnetischen Kraftlinien bewirkt.
Diese Wicklung ist nicht notwendig, wenn man das System, in an sich bekannter Weise nicht in Form eines Kreises, sondern in Form einer Acht ausführt.
Im Gegensatz zu den soeben beschriebenen stationär arbeitenden Stabilisierungswicklungen kommt einem Teil der Wicklungen 4 eine weitere wichtige Funktion zu, die über die bisher beschriebenen Effekte hinausgeht. Wenn man nämlich die am Umfang eines bestimmten Feldsektors befindlichen Spulen stossartig unter Strom setzt und gleichzeitig die Stromstärke in den beiden den Sektor begrenzenden Hauptspulen 1 herabsetzt, wird das Plasma aus dem betreffenden Sektor in die beiden benachbarten Sektoren hinübergedrückt. Auf diese Weise sind verschiedene Arbeitsabläufe der Fusionsmaschine zu erreichen, die an die Wirkungsweise von Explosionsmotoren erinnern.
Man kann z. B. bei stationärem Spiegelfeld in einzelnen Sektoren durch Einschuss von aussen ein.
Plasma aufbauen ("Ansaughub") und dieses in der beschriebenen Weise in benachbarte Sektoren drücken ("Kompressions-und Arbeitshub"). Die Kompression ist besonders effektvoll, wenn man in einen Sektor von beiden Seiten her Plasma einpresst. Im verdichteten Plasma treten dann Kemverschmelzungen auf, die zu weiteren Temperatursteigerungen und vermehrter Agitation des Plasmas führen. Die Arbeitsabgabe erfolgt teils durch Abstrahlung, teils durch Wechselwirkung mit geeigneten äusseren Feldern. In der Zwischenzeit können die Nachbarsektoren bereits wieder aufgefüllt werden und ein neuer Arbeitstakt setzt ein.
In Abwandlung des geschilderten Gedankens ist auch ein im Kreis wandernder Betrieb der Anlage denkbar, der zum Auftreten einer Art Drehfeld führt, das mit dem äusseren Feld zur Arbeitsleistung wechselwirken kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Fusionsreaktor mit mehreren aneinanderschliessenden magnetischen Spiegeln, bei dem in einem
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Gefäss durch Einspritzvorrichtungen ein Plasma aufgebaut wird, dadurch gekennzeich-net, dass zwischen den beiden Hauptwicklungen (1) jeder Spiegelmaschine mehrere voneinander getrennte Hilfswicklungen (4) angeordnet sind, wobei die Stärke des Feldes sowohl der einzelnen Hauptwicklungen (l) als auch dereinzelnenHilfswicklungen (4) getrennt steuerbar ist, undvorzugsweisefürje- de Spiegelmaschine eine eigene Plasmazufuhr (3) vorgesehen ist.
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