BE1019002A3 - Nuclear fusion reactor. - Google Patents

Nuclear fusion reactor. Download PDF

Info

Publication number
BE1019002A3
BE1019002A3 BE200900706A BE200900706A BE1019002A3 BE 1019002 A3 BE1019002 A3 BE 1019002A3 BE 200900706 A BE200900706 A BE 200900706A BE 200900706 A BE200900706 A BE 200900706A BE 1019002 A3 BE1019002 A3 BE 1019002A3
Authority
BE
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
pressure vessel
plasma
nuclear fusion
fusion reactor
characterized
Prior art date
Application number
BE200900706A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Lardenoit Tim
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Grant date

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21BFUSION REACTORS
    • G21B1/00Thermonuclear fusion reactors
    • G21B1/03Thermonuclear fusion reactors with inertial plasma confinement
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Fusion reactors
    • Y02E30/14Inertial plasma confinement

Abstract

Nucleaire fusiereactor, daardoor gekenmerkt dat het fusieplasma (22) zich in een drukvat (1) bevindt, dat wordt geroteerd rond twee verschillende assen (4,7) en gevuld is met vloeistoffen en/of gassen onder een hoge druk van minimum 220 bar. Nuclear fusiereactor, characterized in that the fusieplasma (22) in a pressure vessel (1) is located, which is rotated about two different axes (4.7) and filled with liquids and / or gases under high pressure of at least 220 bar.

Description

Nucleaire fusiereactor. Nuclear fusion reactor.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een nucleaire fusiereactor. The present invention relates to a nuclear fusiereactor.

Het is bekend dat een nucleaire fusiereactor een plasma bevat, waarin de fusiereactie zich afspeelt, zijnde de fusie van deuterium (2H) of tritium (3H) tot helium (4H) bijvoorbeeld waarbij neutronen vrijkomen of de fusie van waterstof (1H) met boor (UB) tot helium (4H) en koolstof (12C) bijvoorbeeld waarbij geen neutronen vrijkomen. It is known that a nuclear fusiereactor plasma, into which the fusiereactie takes place, which is the fusion of deuterium (2H) and tritium (3H) to helium (4H) example in which neutrons vrijkomen or the fusion of hydrogen (1H) with boron ( UB) to helium (4H) and carbon (12C), for example, in which no neutrons are released.

De kernfusie komt maar tot stand bij zeer hoge temperaturen, zoals men die in een plasma verkrijgt door het verhitten van het plasma tot miljoenen graden Kelvin. The fusion is only achieved at very high temperatures, such as is obtained in a plasma by heating the plasma to millions of degrees Kelvin.

Een probleem dat hierbij ontstaat, is dat een dergelijk plasma van de omgeving geïsoleerd dient te worden om te beletten dat de warmte van het plasma te snel aan de omgeving wordt afgegeven en de nucleaire reactie daardoor stilvalt. A problem that arises here is that it should be such a plasma in the area insulated in order to prevent that the heat of the plasma will be too rapidly released to the environment and the nuclear reaction thereby stops.

Een probleem dat hierbij eveneens ontstaat, is dat de geladen partikels in het plasma met de wanden van de vacuümkamer kunnen botsen en deze beschadigen. A problem which also arises is that the charged particles may collide in the plasma to the walls of the vacuum chamber and damage it.

Traditioneel wordt het plasma geïsoleerd van de buitenwereld door middel van een vacuümkamer, zoals in opstellingen, zoals een Tokamak, een Stellator, een Fusor of Polywell het geval is. Traditionally, the plasma is isolated from the outside world by means of a vacuum chamber, such as in set-ups, such as a Tokamak, a Stellator, a Fusor or Poly Well is the case.

Het plasma wordt dan opgesloten in een zeer sterk magneetveld, wat bekend staat als magnetische opsluiting, waarbij superkrachtige magneten vereist zijn, of in het geval van een Polywell, in een sterk elektrisch veld, ook gekend als elektrostatische opsluiting. The plasma is then enclosed in an extremely strong magnetic field, which is well-known as magnetic confinement, said super strong magnets are required, or in the case of a Poly Well, in a strong electric field, also known as electrostatic confinement.

De huidige uitvinding is bedoeld om een nucleaire fusiereactor te verkrijgen waarbij het plasma geïsoleerd is van de omgeving zonder dat er een vacuümkamer noodzakelijk is en zonder de nood aan superkrachtige magneten of elektrostatische opsluiting. The present invention is intended to provide a nuclear fusion reactor, wherein the plasma is isolated from the environment without the need for a vacuum chamber is required, and without the need for high-powered magnets or electrostatic confinement.

Hiertoe betreft de uitvinding een nucleaire fusiereactor, waarbij het fusieplasma zich in een drukvat bevindt, dat wordt geroteerd rond twee verschillende assen en gevuld is met vloeistoffen en/of gassen onder een hoge druk van minimum 220 bar. To this end, the invention relates to a nuclear fusion reactor, wherein the fusion plasma is located in a pressure vessel, which is rotated about two different axes and is filled with liquids and / or gases under a high pressure of at least 220 bar.

Een voordeel van het roterend drukvat is dat de roterende werking zorgt voor een centrifugaalkracht die een scheiding teweeg brengt van de lichtere moleculen die het plasma uitmaken in de kern van de reactor en van de zwaardere moleculen die zich naar de periferie van het drukvat bewegen en daardoor de warmteconvectie in het drukvat verminderen tussen het hete plasma en de zwaardere moleculen van de omgeving. An advantage of the rotating pressure vessel is that the rotating operation creates a centrifugal force which brings about a separation of the lighter molecules which form the plasma in the core of the reactor and of the heavier molecules which move toward the periphery of the pressure vessel and thereby reduce the heat convection in the pressure vessel between the hot plasma and the heavier molecules from the surroundings.

Nog een voordeel van het roterend drukvat is dat de druk op het plasma opgevoerd kan worden zonder dat er magneten voor noodzakelijk zijn. Another advantage of the rotating pressure vessel is that the pressure to be increased in the plasma without the magnets are necessary.

Een ander voordeel van het roterend drukvat is dat er energieke geladen plasmadeeltjes geïnjecteerd kunnen worden, hetgeen bij magnetische opsluiting niet mogelijk is. Another advantage of the rotating pressure vessel is that there is energetic charged plasma particles can be injected, which is not possible with magnetic confinement.

Een verder voordeel van het roterend drukvat is dat de centrifugaalkrachten die erin worden ontwikkeld, de inhoud van het roterend drukvat scheiden in lagen, hetgeen convectiestromen onderdrukt. A further advantage of the rotating pressure vessel is that the centrifugal forces that are developed in it, separating the contents of the rotating pressure vessel in layers, which suppresses convection currents.

Bij voorkeur is het roterend drukvat omgeven door een tweede drukvat, waarin zich een tweede hoeveelheid vloeistof en/of gas bevindt onder hoge druk zodat het roterend drukvat niet moet kunnen weerstaan aan de volle procesdruk. Preferably, the rotary pressure vessel surrounded by a second pressure vessel, in which a second amount of liquid and / or gas is under high pressure so that the rotating vessel does not have to be able to resist the full process pressure.

Bij voorkeur is het roterend drukvat sferisch. Preferably, the rotary pressure vessel spherical.

Een voordeel van een sferisch drukvat is dat deze vorm het best aan de hoge druk kan weerstaan. An advantage of a spherical pressure vessel is that this shape is best able to withstand the high pressures.

Nog een voordeel van het sferisch drukvat volgens de uitvinding is dat het plasma ook bolvormig is en dus de kleinste oppervlakte/volume verhouding heeft, hetgeen de thermische isolatie bevordert. Another advantage of the spherical pressure vessel according to the invention is that the plasma is also spherical in shape and thus has the smallest surface area / volume ratio, which improves the thermal insulation.

Bovendien heeft het plasma door de hoge druk in het drukvat een veel kleiner volume, hetgeen eveneens bijdraagt tot een betere thermische isolatie, en bevorderlijk is voor het deelnemen van een zo groot mogelijk deel van de energie die in de reactor gestoken wordt, aan het verhitten van het plasma. Moreover, the plasma by the high pressure in the pressure vessel a much smaller volume, which also contributes to better thermal insulation and bevorderlijk for the participation of the largest possible part of the energy in the reactor stung, to heating plasma.

Bij voorkeur roteert het drukvat simultaan rond twee assen in de ruimte die loodrecht op elkaar staan. Preferably, the pressure vessel rotates simultaneously about two axes in space that are perpendicular to each other.

Een voordeel van de rotaties van het drukvat is dat het zwaarteveld vervangen wordt door een gelijkvormig centrifugaalveld, hetgeen bijdraagt tot het voorkomen van warmteconvectiestromen. An advantage of the rotations of the pressure vessel is that the gravitational field is replaced by a uniform centrifugal field, which contributes to the prevention of heat convection flows.

Bij voorkeur is het drukvat omgeven door een tweede drukvat, waarin zich een tweede hoeveelheid vloeistof en/of gas bevindt onder hoge druk. Preferably, the pressure vessel is surrounded by a second pressure vessel, in which a second amount of liquid and / or gas is under high pressure.

Een voordeel van het tweede drukvat is dat het roterend drukvat niet bestand hoeft te zijn tegen de volledige procesdruk, maar slechts tegen het verschil tussen procesdruk en de druk in het tweede drukvat, hetgeen de constructie van het roterend drukvat aanzienlijk vereenvoudigt. An advantage of the second pressure vessel is that the rotating pressure vessel does not have to withstand the full process pressure, but only to the difference between the process pressure and the pressure in the second pressure vessel, which simplifies the construction of the rotating pressure vessel significantly.

Bij voorkeur bestaat de buitenste laag in het roterend drukvat uit water dat het roterend drukvat beschermt tegen te hoge temperaturen door koud water injectie, maar ook tegen eventuele neutronen indien de kernreactie neutronen emitteert. Preferably, the outermost layer in the rotary pressure vessel out of water that the rotating pressure vessel protects against excessive temperatures by cold-water injection, but also exists against possible if the neutron nuclear reaction emits neutrons.

Een voordeel van deze buitenste laag water is dat het water door thermolyse en radiolyse in waterstof en zuurstof wordt gesplitst, waardoor deze elementen in een laag dichter bij de kern terechtkomen gezien hun lager moleculair gewicht, samen met helium uit de fusiereactie. An advantage of this outer layer of water is that the water radiolysis by thermolysis, and is split into hydrogen and oxygen, which makes these elements in a layer closer to enter the core because of their lower molecular weight, along with helium from the fusion reaction. Het vrijgestelde waterstof en zuurstof kunnen als brandstof dienen voor brandstofcellen waaruit elektrische energie gewonnen kan worden. The vrijgestelde hydrogen and oxygen can serve as fuel for fuel cells which electrical energy can be recovered.

Bij rotatiesnelheden die voldoende hoog zijn, zal de zuurstoflaag gescheiden worden van de waterstoflaag door een heliumlaag. Upon rotation speeds which are sufficiently high, the oxygen layer will be separated from the hydrogen layer by a helium layer.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt zuurstof en waterstof elk apart onttrokken aan het proces door ze apart te expanderen elk in een turbine, waarna het waterstof en zuurstof in brandstofcellen gerecombineerd kan worden met vorming van elektrische energie en water. In a preferred embodiment, oxygen and hydrogen separately withdrawn from the process by making them to be expanded separately, each in a turbine, after which the hydrogen and oxygen in fuel cells can be recombined with formation of electric power and water.

Optioneel bevat het water lithium dat door reactie met neutronen tot tritium kan omgezet worden. Optionally, the water contains lithium which can be converted by reaction with neutrons to tritium.

Een voordeel van de aanwezigheid van lithium in de waterlaag is dat neutronen, afkomstig van de kernreactie in de kern van het plasma, aanleiding kunnen geven tot de vorming van tritium na collisie met lithium. An advantage of the presence of lithium in the water layer is that neutrons from the nuclear reaction in the core of the plasma, may give rise to the formation of tritium after collision with lithium. Dit tritium kan eventueel herwonnen worden uit het lithium, en dienst doen als fusiebrandstof voor het plasma. This tritium can be optionally recovered from the lithium do, and as a fuel for fusion plasma.

Het resulterende water kan worden gekoeld, en opnieuw in het roterend drukvat worden geïnjecteerd, na al dan niet toevoegen van lithium. The resulting water can be cooled, and re-injected into the rotating pressure vessel, after whether or not adding lithium.

De geproduceerde gelijkspanning kan gebruikt worden om tritium, deuterium en waterstof te ioniseren en in het plasmacentrum te injecteren. The produced DC voltage can be used to ionize tritium, deuterium and hydrogen, and to be injected in the plasma center.

Een voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat op deze manier een constante toevoer van plasma verzekerd wordt, hetgeen noodzakelijk is gezien door het hoge aantal fusiereacties het plasma ook snel opgebruikt wordt. An advantage of this embodiment is that a constant supply of plasma is ensured in this way, which is necessary in view of the high number of fusion reactions, the plasma is also used up quickly.

Nog een voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat de fusiereactie hierdoor zeer controleerbaar is en direct kan uitgeschakeld worden zonder nakomende warmte. Another advantage of this embodiment is that the fusion reaction thus is highly controllable and can be switched off directly without the trailing heat.

Nog een voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat er geen radioactieve stoffen aanwezig zijn, behalve tritium, stikstof (16N) en geactiveerde mineralen in het geval van een neutronen emitterende kernreactie. Another advantage of this embodiment is that there are no radioactive substances are present, except for tritium, nitrogen (16N) and activated minerals in the case of a neutron emitting nuclear reaction. Radioactieve edelgassen, jodium, splijtstofproducten en splijtstof komen niet voor. Radioactive noble gases, iodine, fuel products and fuel not occur.

Een ander voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat het heetste plasma in het centrum, dat heet genoeg is om de kernfusiereactie op gang te houden, geïsoleerd wordt door minder heet plasma en dit door nog minder heet plasma enz. Another advantage of this embodiment is that the hottest plasma in the center, which is hot enough to trigger the fusion reaction, isolated by hot plasma and less so by less hot plasma etc.

De warmtegeleiding neemt in principe toe bij stijgende temperatuur door de verlaging van de viscositeit, met snellere convectie als gevolg. The thermal conductivity increases in principle with rising temperature by reducing the viscosity, with faster due to convection. Welke invloed de rotatiesnelheid op de convectie en warmtegeleiding heeft zal proefondervindelijk vastgesteld moeten worden. What impact will have to be experimentally determined rotational speed of the convection and heat conduction.

Vermoedelijk zal het plasma beter geïsoleerd zijn bij hogere rotatiesnelheid. Presumably it will be better insulated plasma at high rotational speed.

Door de lagere massadichtheid van heet plasma zal de temperatuur in het centrum veel hoger zijn. The lower bulk density of hot plasma temperature will be much higher in the center.

De afmeting van het plasma is bepalend voor de maximum temperatuur in het centrum en voor het gehaalde aantal kernreacties. The size of the plasma is decisive for the maximum temperature at the center and in front of the extracted number of nuclear reactions.

Het plasma kan vergroot worden door een groter vermogen toevoer, maar dan moeten de andere lagen voldoende dik zijn, hetgeen een voldoende grote reactor veronderstelt. The plasma can be increased by a larger power supply, however, other layers must be sufficiently thick, which requires a sufficiently large reactor.

Er zijn drie manieren van warmteoverdracht waarmee het plasma zijn warmte kan verliezen : convectie, conductie en radiatie. There are three modes of heat transfer to the plasma can lose heat: convection, conduction and radiation.

In de voorkeurdragende uitvoeringsvorm van deze uitvinding wordt de convectie onderdrukt door het vervangen van het zwaarteveld door een centrifugaalveld. In the preferred embodiment of the present invention, the convection is suppressed by replacing the gravity field by a centrifugal field.

Stralingsverliezen worden verminderd door de gaslaag en vloeistoflaag die het plasma omringen. Radiation losses are reduced by the gas layer and liquid layer surrounding the plasma. 80 % van de energie bij deuterium tritium fusie komt vrij onder de vorm van neutronen. 80% of the energy at deuterium tritium fusion is released in the form of neutrons. Belangrijk is dat deze gemodereerd of afgeremd worden door de omringende elementen en geabsorbeerd worden door het lithium alvorens ze de reactorwand bereiken. It is important that these moderated or slowed down by the surrounding elements and be absorbed by the lithium before they reach the reactor wall. Bij elke fusiereactie komt slechts één neutron vrij, waarmee niet meer dan één tritium kern mee gevormd kan worden. With each fusion reaction occurs only one neutron-free, which may be formed no more than one tritium core with it. Het tritium is noodzakelijk om een hoge energiedichtheid te behalen. The tritium is necessary to achieve a high energy density. Tritium en neutronen worden tevens gevormd bij DD fusie. Tritium and neutrons are also formed at DD fusion.

Warmteverliezen door conductie worden verminderd door het isoleren van het hete plasma van de wand van het drukvat. Heat losses through conduction are reduced by isolating the hot plasma of the wall of the pressure vessel.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een nucleaire fusiereactor volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch een nucleaire fusiereactor volgens de uitvinding weergeeft. With the intention of better showing the characteristics of the invention, hereafter, as an example without any limitative character, a preferred form of embodiment of a nuclear fusion reactor, according to the invention, with reference to the accompanying drawings, in which: figure 1 schematically shows a nuclear fusion reactor displays according to the invention.

figuur 2 het gedeelte weergeeft dat in figuur 1 door F2 is aangeduid; figure 2 represents the part indicated by F2 is indicated in Figure 1; figuur 3 een doorsnede weergeeft volgens lijn III-III in figuur 2; Figure 3 represents a section according to line III-III in Figure 2; figuur 4 een plasma-injector voorstelt die toepasbaar is op een nucleaire fusiereactor volgens de uitvinding; Figure 4 represents a plasma injector that is applicable to a nuclear fusion reactor, according to the invention; figuur 5 een variante weergeeft van de nucleaire fusiereactor volgens de uitvinding. figure 5 represents a variant of the nuclear fusion reactor, according to the invention.

De in de figuur 1 weergegeven nucleaire fusiereactor volgens de uitvinding bestaat in hoofdzaak uit een drukvat 1 dat in dit geval sferisch is uitgevoerd en dat roteerbaar is aangebracht in een rotatiemechanisme 2 dat het voornoemde drukvat in rotatie kan aandrijven rond minstens twee verschillende rotatieassen. The nuclear fusion reactor according to the invention shown in figure 1 substantially consists of a pressure vessel 1 which is designed spherical in this case and which is rotatably mounted in a rotation mechanism 2 in that the aforementioned pressure vessel capable of driving in rotation about at least two different axes of rotation.

Het rotatiemechanisme 2 is meer in detail weergegeven in figuur 2 en bestaat hoofdzakelijk uit een buitenste ring 3 die roteerbaar is opgesteld rond een verticale meetkundige as XX' 4, die aangedreven wordt door een aandrijving 5 en uit een binnenste ring 6 die roteerbaar is aangebracht in de buitenste ring 3 rond een meetkundige as YY' 7 , die in dit geval loodrecht staat op de eerste as XX' 4. The rotation mechanism 2 is shown in more detail in figure 2 and mainly consists of an outer ring 3 which is mounted for rotation about a vertical geometrical axis XX '4, which is driven by a drive unit 5 and an inner ring 6, which is rotatably mounted in the outer ring 3 around a geometrical axis YY '7, which is at right angles in this case, on the first axis XX' 4.

Tussen de buitenste ring 3 en de binnenste ring 6 zijn overbrengingsmiddelen 8 voorzien om de roterende beweging van de eerste as 4 over te brengen op de as 7 van de binnenste ring en beide rotatiebewegingen ten opzichte van elkaar te synchroniseren op zodanige wijze dat voor elke rotatie van de buitenste ring 3 de binnenste ring 6 eveneens een volledige rotatie ondergaat. Between the outer ring 3 and the inner ring 6 are transmission means 8 is provided to bring to the first axis 4 to the rotary motion to the shaft 7 of the inner ring and to synchronize the two rotational movements with respect to one another in such a way that, for each rotation of the outer ring 3 the inner ring 6 is also subjected to a full rotation.

Deze overbrengingsmiddelen 8 zijn in de figuur 2 schematisch weergegeven door een kruk 9 die verbonden is met de as 4 van de buitenste ring, en een krukpen 10 die excentrisch is opgesteld ten opzichte van deze as 4 en die door middel van een scharnier 11 verbonden is met één uiteinde van een drijfstang 12 waarvan het andere uiteinde gekoppeld is aan een krukpen 13 van een tweede kruk 14 die bevestigd is op de as 7 van de binnenste ring. These transmission means 8 are in the Figure 2 schematically represented by a crank 9 which is connected to the shaft 4 of the outer ring, and a crank pin 10 which is eccentrically arranged with respect to this axis 4, and which is connected by means of a hinge 11, with one end of a connecting rod 12 whose other end is coupled to a crank pin 13 of a second crank 14 which is mounted on the shaft 7 of the inner ring.

Andere aandrijfmechanismen zijn uiteraard niet uitgesloten. Other drive mechanisms are not excluded.

Verder is de nucleaire fusiereactor voorzien van middelen 15 die toelaten vloeistoffen of gassen toe te voeren of te onttrekken aan de interne ruimte 16 van het drukvat 1. Furthermore, the nuclear fusion reactor is provided with means 15 which make it possible to introduce or withdrawing fluids or gases to the internal space 16 of the pressure vessel 1.

Deze middelen 15 worden in dit geval gevormd door leidingen 17 die aansluiten op een draaiende dichting 18 rond de rotatieas 4 en die door middel van intermediaire leidingen 18 gekoppeld zijn aan een tweede draaiende dichting 19 rond de rotatieas 7 van de binnenste ring en het drukvat 1 zelf, van waaruit leidingen 20 vertrekken die zich doorheen of rond de as uitstrekken tot in de ruimte 16 van het drukvat en die uitmonden op verschillende afstanden van het centrum van het drukvat. These means 15 are in this case formed by the conduits 17 that connect to a rotating seal 18 around the axis of rotation 4 and which are coupled by means of intermediate conduits 18 to a second rotary seal 19 around the axis of rotation 7 of the inner ring and the pressure vessel 1 itself, from which leave lines 20 which extend through or around the axis into the space 16 of the pressure vessel and which flow at different distances from the center of the pressure vessel.

In het roterend drukvat van de nucleaire fusiereactor is een plasma-injector 21 ingebouwd voor het genereren van plasma 22 dat in de ruimte 16 van het drukvat toegevoerd wordt. In the rotary pressure vessel of the nuclear fusion reactor is a plasma injector 21 built in for the generation of plasma 22, which is fed into the space 16 of the pressure vessel.

De werking en het gebruik van de nucleaire fusiereactor worden geïllustreerd aan de hand van figuur 3. The operation and use of the nuclear fusion reactor to be illustrated on the basis of figure 3.

Tijdens de normale werking van de reactor wordt het drukvat 1 in rotatie aangedreven rond twee meetkundige assen X-X'4 en YY' 7 waardoor het gravitatieveld vervangen wordt door een sterker centrifugaalveld. During the normal operation of the reactor, the pressure vessel 1 is driven in rotation about two geometrical axes X-X '4 and YY' 7 by which the gravitational field is replaced by a stronger centrifugal field.

Tijdens de werking is het drukvat gevuld met vloeistoffen en/ofgassen, die door het centrifugaalveld worden gescheiden in meerdere concentrische lagen waarvan de kern gevormd wordt door een plasma 22 bestaande uit deuterium 23 en tritium 24 die de brandstof vormen van de exotherme nucleaire fusiereactie die optreedt van zodra een kritische temperatuur van het plasma 22 bereikt wordt, omgeven door lagen van stoffen met toenemend moleculair gewicht, zoals waterstof 25, helium 26, zuurstof 27 en in de buitenste laag water 28 zelf. During operation, the pressure vessel is filled with liquids and / ofgassen, which are separated in a plurality of concentric layers of which the core is formed by a plasma 22 consisting of deuterium 23 and tritium 24 forming the fuel of the exothermic nuclear fusion reaction which occurs due to the centrifugal field as soon as a critical temperature of the plasma 22 is reached, surrounded by layers of materials with increasing molecular weight, such as 25, hydrogen, helium 26, oxygen 27, and water 28 in the outer layer itself.

Telkens wanneer plasma 22 vanuit de plasma-injector 21 in de ruimte 16 van het drukvat 1 wordt geïnjecteerd, wordt er een plasma puls in het centrum gebracht. Whenever plasma 22 from the plasma injector 21 is injected into the space 16 of the pressure vessel 1, a plasma pulse, there is placed in the center. Dit is een directe methode om het plasma 22 in het centrum te verhitten waarbij zo goed als alle elektrische energie gebruikt in de injector 21 dient om het plasma te verhitten. This is a direct method in order to heat the plasma 22 in the center, in which as good as all of the electrical energy used in the injector 21 serves to heat the plasma. Het injecteren van geladen plasmadeeltjes is bij magnetische opsluiting, zoals in Tokamaks, niet mogelijk doordat het magnetisch veld de geladen deeltjes afstoot. The injection of charged plasma particles is magnetic confinement, such as in Tokamaks, not possible because the magnetic field repels the charged particles.

Het is daarenboven steeds mogelijk het plasma 22 bij te verwarmen met inductie of hoog frequente radiogolven. It is, moreover, always possible to heat in the plasma 22 by induction or high frequency radio waves.

Eenmaal de kernfusie reactie op gang is gekomen, wordt het plasma verhit door de vrijkomende energie van de kernfusie en wordt ook de brandstof, zijnde het deuterium 23 en tritium 24 in het plasma snel opgebruikt, zodat de brandstof voortdurend dient aangevuld te worden. Once the fusion reaction has started, the plasma is heated by the energy released from the nuclear fusion and is also the fuel, being the deuterium 23 and tritium 24 used up rapidly in the plasma, so that the fuel needs to be replenished constantly.

Daartoe moet voortdurend nieuwe brandstof in de vorm van geïoniseerd deuterium en tritium vanuit de plasma-injector 21 aan het plasma worden toegevoerd of in het plasma gegenereerd worden door de hitte die miljoenen graden Kelvin bereikt. To that end, must constantly new fuel in the form of ionized deuterium and tritium from the plasma injector 21 to be supplied to the plasma or generated in the plasma because of the heat that reaches millions of degrees Kelvin.

De sferische lagen van zuurstof 27 en van waterstof en de isotopen van waterstof, deuterium 23 en tritium 24, in het drukvat, worden elk afzonderlijk afgetapt via de voornoemde leidingen 17, geëxpandeerd in een turbine en verder gerecombineerd in brandstofcellen 29 die elektrische energie en water leveren. The spherical layers of oxygen 27 and hydrogen and the isotopes of hydrogen, deuterium 23 and tritium 24, in the pressure vessel, are each separately drained through the said conduits 17, expanded in a turbine and further recombined in fuel cells 29, which electrical energy and water to deliver.

Deze opgewekte elektrische energie kan desgewenst gerecupereerd worden voor de ionisatie van deuterium 23, tritium 24 en waterstof 25 in de plasma-injector. This generated electrical energy may be recovered, if desired, for the ionization of deuterium 23, 24, tritium and hydrogen 25 in the plasma injector.

De afmeting Van het plasma 22 zal bepalend zijn voor de maximum temperatuur in het centrum van het plasma 22 en het gehaalde aantal kernreacties. The size of the plasma 22 will be decisive for the maximum temperature in the center of the plasma 22, and the extracted number of nuclear reactions. Hoe meer vermogen toegevoerd wordt, hoe groter het plasma 22 wordt. The more power is applied, the larger the plasma 22 is.

Omdat de andere lagen in het drukvat voldoende dik moeten zijn, moet de reactor groot genoeg gebouwd worden. Since the other layers in the pressure vessel must be sufficiently thick, the reactor must be constructed large enough.

Een berekening leert dat een bolvormig plasma 22 dat 3 GigaWatt aan fusie-energie oplevert uit een deuterium -tritium fusie ongeveer 63 g/u deuterium en tritium verbruikt, bij een druk van 250 bar in het drukvat, een plasmavolume van 141 liter en een plasmadiameter van 64 cm. A calculation shows that a spherical plasma 22 which 3 Giga Watts of fusion energy yield from a deuterium -tritium fusion about 63 g / hr consume deuterium and tritium at a pressure of 250 bar in the pressure vessel, a plasma volume of 141 liters and a plasma diameter of 64 cm.

In figuur 4 is een plasma-injector 21 van een bestaand type voorgesteld, die bestaat uit twee electroden 30a,30b die met gelijkspanning gevoed worden en waterstof onder hoge druk ioniseren. Figure 4 is a plasma injector 21 represented by an existing type, which consists of two electrodes 30a, 30b which are fed with direct current and ionize hydrogen under high pressure.

In de plasma-injector 21 wordt waterstof onder hoge druk bijvoorbeeld 1000 bar geïnjecteerd. In the plasma injector 21, hydrogen at high pressure is injected, for example, 1000 bar. Door de hoge spanning tussen de twee electroden worden de isotopen van waterstof geïoniseerd en ontstaat een vonk tussen de twee electroden die verder loopt tussen de twee electrodes. Due to the high voltage between the two electrodes, the hydrogen isotopes are ionized and create a spark between the two electrodes, which further passes between the two electrodes. Hierdoor worden er elektrische stromen 34a,34b door het plasma 31 gejaagd en zorgt de Lorenzkracht 32 ervoor dat het plasma versneld wordt in de richting van de kern van het drukvat. As a result, there will be electric currents 34a, 34b by the plasma 31, driven and ensures the Lorenz force 32 ensure that the plasma is accelerated in the direction of the core of the pressure vessel.

In figuur 5 wordt een nucleaire fusiereactor 1 volgens de uitvinding voorgesteld, ingebouwd in een tweede groter drukvat 35. Een dergelijke opstelling kan in de ruimte van een nucleaire fissiereactor worden gebouwd, waarbij vooral de bestaande infrastructuur van stoomopwekking en stoomturbines die elektriciteit opwekken in de nucleaire fissiereactor kan hergebruikt worden in een nucleaire fusiereactor. In Figure 5 is presented a nuclear fusion reactor 1 according to the invention, built into a second larger pressure vessel 35. Such an arrangement may be built in the space of a nuclear fissiereactor, wherein in particular the existing infrastructure of steam generation and steam turbines that generate electricity in the nuclear fissiereactor can be reused in a nuclear fusion reactor.

Het spreekt voor zich dat de uitvinding niet beperkt is tot rotatiemechanismen met twee rotatieassen, zoals in de voorkeurdragende uitvoeringsvorm is voorgesteld, maar dat ook meerdere rotatieassen en alternatieve mechanismen mogelijk zijn om de gewenste rotatie van het drukvat te verkrijgen. It goes without saying that the invention is not limited to the rotation mechanism with two axes of rotation, such as has been proposed in the preferred form of embodiment, but that also a plurality of rotation axes, and alternative mechanisms are possible to obtain the desired rotation of the pressure vessel.

De toevoer en afvoer van vloeistoffen, gassen en plasma kan ook op alternatieve wijze dan deze beschreven in de voorkeurdragende uitvoeringsvorm worden verkregen. The supply and discharge of liquids, gases, plasma can also be in an alternative way than those described can be obtained in the preferred embodiment.

De nucleaire fusiereactor is niet beperkt tot de specifieke kernreactie die hier beschreven werd. The fusion reactor is not limited to the specific nuclear reaction described here.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch een dergelijke nucleaire fusiereactor kan volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden. The present invention is by no means limited to the above-described and illustrated embodiment, but such a nuclear fusion reactor can be realized according to different variants in the figures without departing from the scope of the invention.

Claims (9)

  1. 1. Nucleaire fusiereactor, daardoor gekenmerkt dat het fusieplasma (22) zich in een drukvat (1) bevindt, dat wordt geroteerd rond twee verschillende assen (4,7) en gevuld is met vloeistoffen en/of gassen onder een hoge druk van minimum 220 bar. 1. nuclear fusion reactor, characterized in that the fusion plasma (22) is located in a pressure vessel (1), which is rotated around two different axes (4,7) and is filled with liquids and / or gases under a high pressure of at least 220 bar.
  2. 2. Nucleaire fusiereactor volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het roterend drukvat (1) sferisch is. 2. nuclear fusion reactor, according to claim 1, characterized in that the rotating pressure vessel (1) is spherical.
  3. 3. Nucleaire fusiereactor volgens conclusie 1 , daardoor gekenmerkt dat het drukvat (1) simultaan roteert rond twee assen (4,7) in de ruimte die loodrecht op elkaar staan. 3. nuclear fusion reactor, according to claim 1, characterized in that the pressure vessel (1) simultaneously rotating about two axes (4,7) in the space that are perpendicular to each other.
  4. 4. Nucleaire fusiereactor volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het drukvat (1) omgeven is door een tweede drukvat (35), waarin zich een tweede hoeveelheid vloeistof en/of gas bevindt onder hoge druk. 4. A nuclear fusion reactor as claimed in claim 1, characterized in that the pressure vessel (1) is surrounded by a second pressure vessel (35), in which a second amount of liquid and / or gas is under high pressure.
  5. 5. Nucleaire fusiereactor volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de buitenste laag in het drukvat bestaat uit water (28). 5. A nuclear fusion reactor as claimed in claim 1, characterized in that the outer layer in the pressure vessel is made up of water (28).
  6. 6. Nucleaire fusiereactor volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat het water (28) lithium bevat. 6. A nuclear fusion reactor as claimed in claim 5, characterized in that the water (28) contains lithium.
  7. 7. Nucleaire fusiereactor volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat zuurstof (27) en waterstof (25) elk apart onttrokken worden aan het proces door ze apart te expanderen elk in hun turbine, waarna het waterstof (25) en zuurstof (27) in brandstofcellen (29) gerecombineerd wordt met vorming van elektrische energie en water (28). 7. A nuclear fusion reactor, according to claim 5, characterized in that oxygen (27) and hydrogen (25) are each separately be withdrawn from the process by making them to be expanded separately, each in their turbine, after which the hydrogen (25) and oxygen (27) in fuel cells (29) is recombined with formation of electric energy and of water (28).
  8. 8. Nucleaire fusiereactor volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat het resulterende water (28) gekoeld wordt, en opnieuw in het roterend drukvat (1) worden geïnjecteerd al dan niet na toevoegen van lithium. 8. A nuclear fusion reactor as claimed in claim 7, characterized in that the resulting water (28) is cooled, and again in the rotating pressure vessel (1) may be injected with or without the addition of lithium.
  9. 9. Nucleaire fusiereactor volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat de geproduceerde gelijkspanning gebruikt wordt om tritium (24) en deuterium (23) te ioniseren en in het plasmacentrum (22) te injecteren. 9. A nuclear fusion reactor as claimed in claim 7, characterized in that the produced DC voltage is used to ionize tritium (24) and deuterium (23), and in injecting the plasma center (22).
BE200900706A 2009-11-17 2009-11-17 Nuclear fusion reactor. BE1019002A3 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE200900706A BE1019002A3 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Nuclear fusion reactor.
BE200900706 2009-11-17

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE200900706A BE1019002A3 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Nuclear fusion reactor.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE1019002A3 true BE1019002A3 (en) 2011-12-06

Family

ID=42246004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE200900706A BE1019002A3 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Nuclear fusion reactor.

Country Status (1)

Country Link
BE (1) BE1019002A3 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4233127A (en) * 1978-10-02 1980-11-11 Monahan Daniel E Process and apparatus for generating hydrogen and oxygen using solar energy
DE3144367A1 (en) * 1981-11-07 1983-05-19 Werner Knorre Fusion reactor
EP1770717A1 (en) * 2005-10-03 2007-04-04 Mehran Keshe Tavakoli Gravitational and energy system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4233127A (en) * 1978-10-02 1980-11-11 Monahan Daniel E Process and apparatus for generating hydrogen and oxygen using solar energy
DE3144367A1 (en) * 1981-11-07 1983-05-19 Werner Knorre Fusion reactor
EP1770717A1 (en) * 2005-10-03 2007-04-04 Mehran Keshe Tavakoli Gravitational and energy system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tabak et al. Review of progress in fast ignition
Lindemuth et al. Parameter space for magnetized fuel targets in inertial confinement fusion
US6396213B1 (en) Apparatus for generating a compound plasma configuration with multiple helical conductor elements
Marinak et al. Three-dimensional HYDRA simulations of National Ignition Facility targets
Pfender Electric arcs and arc gas heaters
US6417625B1 (en) Apparatus and method for forming a high pressure plasma discharge column
US4608222A (en) Method of achieving the controlled release of thermonuclear energy
US4826646A (en) Method and apparatus for controlling charged particles
Najmabadi et al. Spherical torus concept as power plants—the ARIES-ST study
US4267488A (en) Containment of plasmas at thermonuclear temperatures
US20060198483A1 (en) Magnetized plasma fusion reactor
US20060045228A1 (en) Dual-plasma fusion and fission fuel cells
Kamada et al. Plasma regimes and research goals of JT-60SA towards ITER and DEMO
US6411666B1 (en) Method and apparatus to produce and maintain a thick, flowing, liquid lithium first wall for toroidal magnetic confinement DT fusion reactors
US2964678A (en) Arc plasma generator
US4851722A (en) Magnetohydrodynamic system and method
US5353314A (en) Electric field divertor plasma pump
Kalra et al. Gliding arc in tornado using a reverse vortex flow
US3324316A (en) Controlled fusion devices
Whyman A rotating-wall, dc-arc plasma furnace
Najmabadi et al. The ARIES-CS compact stellarator fusion power plant
Lebedev et al. Production of radiatively cooled hypersonic plasma jets and links to astrophysical jets
US7486758B1 (en) Combined plasma source and liner implosion system
US20100206742A1 (en) Ultrasonic treatment chamber for treating hydrogen isotopes
Atzeni et al. Studies on targets for inertial fusion ignition demonstration at the HiPER facility

Legal Events

Date Code Title Description
RE Lapsed

Effective date: 20111130