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"Procédé de déclenchement de réactions de fusion nucléaire contrôlées".
Le déclenchement de réactions de fusion nucléaire contrô- lées est un problème technique qui est resté jusqu'à présent inso- luble, principalement en raison du fait qu'il a été impossible d'obtenir la stabilisation temporelle et spatiale ou la modifica- tion commandée d'une zone de densité d'énergie suffisamment élevée pour fournir l'énergie d'activation nécessaire au déclenchement de la réaction.
L'invention est basée sur le fait que, dans un milieu gazeux, à l'état excité, ionisé ou partiellement ionisé, qui con- tient les atomes prévus pour les réactions de fusion nucléaire, par la production d'une émission d'ondes électromagnétiques auto-
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induites au moyen de deux zones réflectrices, dove la distance rem-' plit la "condition de criticalité" définie plus toin, on peut s'at- tendre à voir apparaître un vecteur d'intensité le champ électri- que de l'onde auto-induite suffisamment grand pour que l'énergie des particules, qui est égale au produit de la Longueur d'onde li- bre, de la charge de la particule accélérée, ou ionisée et accélé- rée, dans le champ électrique, et du vecteur d'intensité de champ électrique de l'onde auto-induite,
atteigne la valeur nécessaire pour le déclenchement d'une fusion nucléaire. Une condition supplé- mentaire est, à cet égard, la présence d'une densité de charge d' espace des particules réactives suffisamment grande, densité par ajustement de laquelle il est en outre possible de contrôler et de commander la réaction de fusion nucléaire, de la manière la plus simple. Une autre possibilité de commande est obtenue par l'addi- tion de substances étrangères qui modèrent l'émission d'ondes auto- induites. Cette modération repose, principalement, sur l'établisse- ment d'un niveau d'énergie extérieure, pour laquelle, avec une dis- tance donnée entre les zones réflectrices, la condition de critica- lité n'est plus remplie.
La condition de criticalité nécessaire pour la production d'une émission d'ondes électromagnétiques auto-induites est identi- que à la condition de criticalité nécessaire pour la création d'une , onde stationnaire, et selon laquelle la distance entre les zones pair @ réflectrices doit être égale à un multiple/de la demi-longueur d'onde. Dans le cas de la présente invention, la condition de cri- ticalité est donc remplie lorsque la distance entre les zones ré- flectrices est égale à un multiple pair de la demi-longueur d'onde d'un rayonnement électromagnétique caractéristique du milieu ga- zeux utilisé.
En conséquence, l'invention a, notamment, pour objet un procédé de déclenchement de réactions de fusion nucléaire contrô- lées et elle réside en ce qu'on introduit un mi' eu gazeux l'é-
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tat excité, ionisé ou partiellement ionisé, qui contient les at - ' mes prévus pour les réactions de fusion nucléaires, dans un espase situé entre des zones réflectrices, la distance entre ces zones étant choisie telle qu'elle soit égale à un multiple pair de la demi-longueur d'onde d'un rayonnement électromagnétique caractéri tique du milieu gazeux utilisé, de façon que;
par le déclenchemen' d'une émission d'ondes électromagnétiques auto-induites, l'énerg@ des particules soit amplifiée, dans l'espace compris entre les zo- nes réflectrices, dans une mesure suffisamment grande pour qu'ell< dépasse la valeur de seuil de l'énergie nécessaire pour la fusion aire désirée et déclenche la réaction voulue en créant une densit de charge d'espace des particules réactives largement suf- fisante.
La limitation du milieu gazeux par les zones réflectri- ces s'etend, seulement dans le cas limite, en ce sens que ces zu délimitent directement l'espace rempli de gaz. En effet, ces zones peuvent, dans la mesure où leur distance remplit la condition de criticalité précitée, être également formées à l'intérieur du mi- lieu gazeux, ou à l'extérieur de l'espace rempli de ce milieu ga- zeux.
Comme zones réflectrices, on peut aussi bien envisager des miroirs matériels que des couches de porteurs de charge ou les fronts de nuages de porteurs de charge, dans lesquels les porteurs de charge de même signe, de préférence les électrons, sont en excès, Une combinaison de zones réflectrices matérielles et de zones ré- flectrices immatérielles constituées par des porteurs de charge peut également être utilisée dans le cadre de l'invention.
Toute- fois, à cet égard, sont explicitement exclus les "miroirs fields" c'est-à-dire les champs magnétiques réflecteurs sur lesquels, on le sait, seules des particules porteuses de charge mais non pas - comme dans le cas de l'invention - principalement des zones élec- tromagnétiques et, seulement en second lieu, éventuellement des
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porteurs de charge, peuvent être réfléchies. L'ionisation ou l'ex- citation du milieu gazeux peuvent s'effectuer avant, pendant ou après son admission dans l'espace situé entre les zones réflectri- ces.
La formation des couches ou des nuages de porteurs de charge réflecteurs peut être assurée par les moyens les plus di- vers et, par exemple, par introduction locale délibérée de porteurs de charge de même signe, et de préférence d'électrons. D'une maniè- re particulièrement simple, de telles couches peuvent toutefois être formées par ségrégation d'un nuage de porteurs de charge par utilisation des vitesses de diffusion différentes des particules constituantes telles que, par exemple, les porteurs de charge posi- tifs et négatifs , au sein d'un milieu gazeux entièrement ou partiel- lement ionisé, la différence entre les vitesses de diffusion des particules étant produite ou augmentée par la mise en oeuvre des forces les plus diverses, et de préférence, par création de champs électriques ou application d'un tel champ électrique,
ou encore par l'utilisation de gradients de température.
L'exactitude des remarques ci-dessus a pu être confirmée par un essai de laboratoire simple.
A cet effet, on a disposé, devant l'orifice d'un brûleur à plasma de type nouveau, sans bec, qui sera décrit plus loin, à pression de gaz réglable, une électrode en graphite alésée, conve- nablement isolée, dont l'alésage était sensiblement de même diamè- tre cue l'orifice du générateur de plasma. L'électrode en graphite alésée a deux sortes d'effet : d'abord, elle assure une homo- généisation considérable de la répartition des porteurs de charge positifs et négatifs dans le faisceau de plasma, dans les plans normaux à la direction de propagation de ce faisceau, pendant son passage à travers l'alésage et, en second lieu, elle assure la génération du champ électrique nécessaire à l'amplification de la différence entre les vitesses de diffusion da por,eurs de charge
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dans le sens de la propagation.
Cette homogénéisation du plasran- térieuneà la ségrégation est nécessaire car, immédiatement api s avoir quitté le brûleur., les ions positifs sont prépondérante ,ne l'ame du faisceau de plasma tandis que les électrons sont prép@ dé- rants dans ses zones marginales. Cette distribution de la charg conduirait, après une ségrégation, dans la direction de la pro@ tion, à la formation d'un front arrière du nuage d'électrons avo@ - cé ne convenant pas pour la réflexion. Dans ce cas particulier, seconde zone réflectrice est constituée par la zone de densité délectrons renforcée située devant la cathode incandescente.
L'hon g @éisation progressive du faisceau de plasma dans des plans per- pendiculaires à la direction de propagation du plasma est nette - ment visible sur les figures 1 et 2. Ces diagrammes indiquent la distribution radiale de la charge d'espace du faisceau de plasn à différentes distances de l'orifice du brûleur. Alors qu'au voi- sinage de cet orifice, grâce à la diffusion séparée favorisée d'é- lectrons par suite de leur présence prépondérante dans les zones marginales, on peut observer une forte prépondérance de charge d'espace positive (figure 1), on peut voir que la charge d'espace immédiatement après l'entrée du faisceau de plasma dans l'alésage de l'électrode en graphite, s'est déjà uniformisée dans une large mesure, dans un plan perpendiculaire à l'axe.
On reconnatt cet état de choses en observant que le plasma contient, dans cette zone, sensiblement autant d'ions positifs que d'électrons (figure 2). Sur la figure 3, la formation de la région réflectrice à une distance c@core plus grande'de l'orifice du brûleur., est nettement identifiée par la forte prépondérance de la charge d'espade néga- tive. Les courbes représentent le courant d'uniformisation entre les maxima d'activité d'une sonde W-Th bipolaire, à l'équilibre, pour 11 mégohms/20 V, pour des fluctuations entre + et - 45 , par rapport à l'axe du faisceau. La figure 4 reproduit la distribution axiale de la densité de charge d'espace à partir de l'orifice du
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brûleur. Ici également, la région réflectrice apparaît nettement dans la partie e- .
Une uniformisation des défauts d'homogénéité de charge susceptible d'influer défavorablement sur la formation des zones réflectrices doit être effectuée avant ou pendant le ségrégation décrite ci-dessus. On peut y parvenir, d'une manière simple, en laissant à un milieu gazeux entièrement ou partiellement ionisé le temps de compenser ses défauts d'homogénéité, avant ou pendant la ségrégation, par ses propres champs internes, de préférence en le faisant passer, dans des conditions qui conduisent à l'établisse- ment d'un courant laminaire, aussi exempt de turbulence que possi- ble, à travers un espace limité par des moyens matériels ou imma- tériels et de'préférence exempt de champs. Pour la limitation de cet espace on peut également envisager, par exemple, l'utilisation de champs magnétiques.
L'essentiel est de créer un espace aussi exempt de turbu- lence que possible avec une distribution de charge aussi uniforme que possible, dans laquelle une ou plusieurs zones réflectrices offrant le profil désiré se forment sous l'action de forces appro- priées, par une ségrégation répétée.
Pour éviter une turbulence indésirable, le diamètre de l'alésage de l'électrode en graphite ne doit pas non plus être choisi trop grand. Toutefois, si le diamètre est trop petit, le graphite se consume, de sorte que le diamètre le plus favorable qui correspond sensiblement à celui du faisceau, s'impose de lui- même dans ce cas.
Pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, on peut utiliser un brûleur tubulaire 3 cylindrique, fermé à l'une de ses extrémités par un corps isolant, comme représenté sur la figure 11, brûleur dans lequel est disposée une électrode l en for- me de barre, en tungstène thorié s'étendant sensiblement axiale- ment. Cette électron' ''averse un corps isola. 2 qui obture le
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brûleur tubulaire 1 l'une de ses extrémités.A l'autre extrén té du tube 3 du brûleur est pratiqué un évidement cylindrique s'ét n- dant sur toute la périphérie intérieure du tube et dans lequel @ insérée une électrode tubu laire 5.
La surface intérieure de l'@ ec- trode 5 qui est également en tungstène thorié, affleure la para= interne du tube 3 du brûleur. Sur le tube 3 du brûleur est fixé(- latéralement une tubulure d'admission de gaz 4. Devant l'orifi du brûleur à une distance de 3 mm, est disposée une électrode on graphite 7 présentant un alésage 8. L'électrode 5 est connectée:. par l'intermédiaire d'une résistance, à la même source du potent l'électrode en graphite 7(non représentée sur la figure 11).
L'interposition de la résistance a pour effet de permettre l'éta- blissement d'une différence de potentiel entre l'électrode en graphite 7 et l'électrode 5. La distance entre l'électrode 5 et l'électrode en graphite doit être choisie telle que l'introduu-- de gaz étrangers soit aussi réduite que possible. Elle ne doit ce- pendant pas être trop petite, car elle soit assurer l'isolement nécessaire. L'interposition d'une bague isolante entra l'électrode en graphite et l'électrode 5 peut également être avantageuse. L'é paisseur de l'électrode en graphite doit être choisie au moins égale au rayon de l'alésage.
Avec le dispositif décrit, on a pu engendrer un plasma en argon techniquement pur, contenant, comme substance destinée à la fusion nucléaire, de l'hydrogène et ses isotopes, dans un ordre de grandeur analogue à celui de la conta- mination normale par la vapeur d'eau. La vitesse de sortie du fais- ceau de plasma atteignait au maximum 10 mètres par seconde. L'in- tensité du courant nécessaire à la génération de l'arc atteignait 120 K, et la tension de ce courant, 30 à 60 V. L'essai a été effec- tué avec du courant alternatif. La pression d'admission de l'argon au brûleur était de 1,1 à 2,5 kgp/cm .
Dans le faisceau de plasma ainsi engendré l'évolution ou variation dans le temps de la densi- té de charge d'espace était déterminée par des sondes comportant
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deux bagues coaxiales. Dès le début, on a observé l'apparition @e fortes erruptions de charge, avec une périodicité régulière de 13 à 16 sec. (figure 5). D'après le sens du courant d'uniformisatil il s'agissait d'ions positifs, e ou i désignent ici la densité @ charge d'espace des électrodes,ou des ions positifs. Des arrachi- ments d'ions sont en reftion apparente avec l'aspect de la colo'ne de plasma.
Pour exclure l'influence d'une erreur systématique que¯- conque dans la conduite des essais, erreur qui pourrait être attr.- buable à l'alimentation en courant, à la technique de mesure em- ployée, ou à l'installation fournissant le gaz, on a tracé les cour- bes suivantes:
1) Evolution de la tension du réseau à pleine charge
2) Evolution de la tension du brûleur à pleine charge
3) Ecart en fonction du temps de la puissance de l'inten- sité lumineuse par rapport à une valeur moyenne M,
4) Evolution de la densité de charge d'espace dans le plasma.
Le dispositif fournissant le gaz à pu être exclus comme source d'erreur possible, car la période des "arrachements", dans une gamme de pression de 1,3 à 2,5 kgp/cm , reste constante.
Comme il ressort des figures 6 à 8, il n'y a pas non plus de relation entre la tension du réseau, la tension du brûleur, l'intensité lumineuse, dans le spectre visible et les éclats de cha@ge d'espace. La figure 6 représente l'évolution de la tension du réseau UN à pleine charge, la figure 7, l'évolution de la ten- sioh du brûleur U B à pleine charge et la figure 8, l'écart en fane- tion du temps de l'intensité lumineuse par rapport à une valeur moyenne M de celle-ci, dans le spectre visible (1) comparativement à l'apparition des éruptions (2). Pour exclure une influence de l'appareil d'enregistrement utilisé, les mesures ont été renouve- lées également au moyen d'un oscillographe.
La '-ériode et l'ampli-
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tude des éruptions sont restées inchangées.
En ajoutant de petites quantités d'azote à l'argon, or fait cesser les éruptions (figure 9), ce qui est conforme à ce q bn pouvait attendre dans l'hypothèse du déclenchement d'une émission d'ondes électromagnétiques auto-induites dans le plasma. La réfé- rence 1 désigne l'amplitude des maxima de charge d'espace sans addition d'azote, la référence 2, avec addition d'environ 2% d'e zote au gaz du plasma et la référence 3, avec l'addition d'envire 3% d"azote à ce gaz.
La périodicité à long terme des éruptions fait conclure à une réaction nucléaire cyclique pulsatoire. En conséquence, on a effectué des mesures de rayonnement à 3 mètres de distance. au moyen d'un tube compteur à cloche. Il s'est alors avéré que la période de pulsation de la densité de charge d'espace est égal celle des émissions de rayonnement (figure 10). Avec une addition d'azote les émissions de rayonnement cessent, ainsi que les érup- tions d'ions. L'intensité des émissions de rayonhement, à son maxi--' mum, atteint, à trois mètres de distance, environ 105impulsions par minute et, après correction, d'angle d'espace, ,on obtient une valeur de 1010 impulsions par minute.
La valeur du rayonnements au repos, dans le laboratoire, 24 heures après l'arrêt des essais atteint 55 à 60 impulsions par ' minute, contre une valeur normale d'environ 20 impulsions par mi- nute.
La périodicité des éruptions d'ions peut s'expliquer de la manière suivante : le rayon d'un espace sphérique rempli de plasma est, on le sait, déterminé par deux grandeurs: une force de contraction (électrique) une force de dilatation (thermique). A l'équilibre, on obtient un rayon stable de l'espace rempli de plan- ma, dans lequel, par la ségrégation suivant l'invention des porteurs de charge, les zones réflectrices se forment.
Lorsqu'on atteint une distance entre zones pour laquelle la condition de criticalité
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est remplieune réaction nucléaire est déclenchée et, co'jointe- ment à celle-ci, une brusque montée de température par suite de laquelle le rayon de l'espace rempli de plasma et égaleme't la distance entre les zones réflectrices sont augmentées dani une me- sure telle que la condition de criticalité n'est plus remplie. Il en résulte une interruption de la réaction ainsi qu'un refroidisse- ment et une contraction du plasma, et un rapprochement entre la zone réflectrice, jusqu'à ce que la condition de criticalité soit à nouveau remplie.
La largeur des impulsions peut s'expliquer, non seulement par le grand nombre de longueurs d'onde caractéristi- ques inhérentes à chaque milieu, mais encore par effet Stark qui, dans un gaz sous pression conduit à un élargissement des raies du spectre. Il en résulte également l'établissement d'une certaine tolérance en ce qui concerne la condition de criticalité pour chaque longueur d'onde caractéristique individuelle. Par suite, l'émission d'ondes électromagnétiques auto-induites ne peut se pro- duire que si la distance entre les zones réflectrices varient dans une certaine mesure calculable d'après l'élargissement des raies du spectre et qu'ainsi, une bande pratiquement continue de lon- gueurs d'onde caractéristiquespeut être obtenue.
L'effet indiqué fournit donc une possibilité, par exemple à l'aide d'une pression de gaz déterminée, d'obtenir une largeur de raies déterminée et, en relation avec celle-ci, une certaine tolérance en ce qui concer- ne la condition de criticalité . Egalement, dans un cas particu- lier, par augmentation de la pression de gaz ou par d'autres influ- ences conduisant à un élargissement des raies, on peut obtenir une plus longue durée des impulsions. La distance entre les zones ré- flectrices dans un milieu gazeux est également réglable par ajuste- ment de la pression du gaz.
Une fréquence plus élevée des impulsions peut être obte- nue par l'établissement d'une densité de charge d'espace plus grande des atomes prévus pour la réaction de fu&on nucléaire et,
EMI10.1
par ex-<<s.e, dan., un cis ' ' t.il<. c, par jmentation de la teneur en isotopes de l'hydrogène.
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"Method of initiating controlled nuclear fusion reactions".
The initiation of controlled nuclear fusion reactions is a technical problem which has so far remained unsolvable, mainly due to the fact that it has not been possible to achieve the temporal and spatial stabilization or the controlled modification. a zone of sufficiently high energy density to supply the activation energy necessary to trigger the reaction.
The invention is based on the fact that, in a gaseous medium, in the excited, ionized or partially ionized state, which contains the atoms intended for nuclear fusion reactions, by the production of an emission of waves electromagnetic auto-
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induced by means of two reflective zones, dove the distance fulfills the "condition of criticality" defined above, one can expect to see an intensity vector appearing the electric field of the auto wave -induced large enough that the energy of the particles, which is equal to the product of the free wavelength, the charge of the accelerated, or ionized and accelerated particle, in the electric field, and the vector electric field strength of the self-induced wave,
reaches the value necessary for the initiation of nuclear fusion. An additional condition in this regard is the presence of a sufficiently large space charge density of the reactive particles, the density by adjustment of which it is further possible to monitor and control the nuclear fusion reaction, the easiest way. Another possibility of control is obtained by the addition of foreign substances which moderate the emission of self-induced waves. This moderation is mainly based on establishing an external energy level for which, with a given distance between the reflective zones, the criticality condition is no longer met.
The condition of criticality necessary for the production of an emission of self-induced electromagnetic waves is identical to the condition of criticality necessary for the creation of a standing wave, and according to which the distance between the even-reflective zones must be equal to a multiple / of the half wavelength. In the case of the present invention, the condition of criticality is therefore fulfilled when the distance between the reflecting zones is equal to an even multiple of the half-wavelength of electromagnetic radiation characteristic of the gas medium. zeux used.
Consequently, the subject of the invention is, in particular, a process for triggering controlled nuclear fusion reactions and it resides in that a gaseous medium is introduced into the gas.
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excited state, ionized or partially ionized, which contains the atmospheres expected for nuclear fusion reactions, in a space located between reflective zones, the distance between these zones being chosen such that it is equal to an even multiple of the half-wavelength of electromagnetic radiation characteristic of the gaseous medium used, so that;
by triggering an emission of self-induced electromagnetic waves, the energy of the particles is amplified, in the space between the reflective zones, to a sufficiently large extent so that it exceeds the value threshold of the energy required for the desired fusion area and initiates the desired reaction by creating a largely sufficient space charge density of reactive particles.
The limitation of the gaseous medium by the reflective zones extends, only in the limiting case, in the sense that these zu directly delimit the space filled with gas. In fact, these zones can, insofar as their distance meets the aforementioned criticality condition, also be formed inside the gaseous medium, or outside the space filled with this gaseous medium.
As reflective areas, one can consider as well material mirrors as layers of charge carriers or the fronts of clouds of charge carriers, in which the charge carriers of the same sign, preferably electrons, are in excess. of material reflective zones and of immaterial reflecting zones constituted by charge carriers can also be used within the framework of the invention.
However, in this respect, "mirror fields" are explicitly excluded, that is to say reflective magnetic fields on which, as we know, only charge-bearing particles but not - as in the case of l invention - mainly electromagnetic zones and, only secondarily, possibly
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load carriers, can be reflected. The ionization or excitation of the gaseous medium can take place before, during or after its admission into the space situated between the reflective zones.
The formation of the layers or clouds of reflective charge carriers can be ensured by the most diverse means and, for example, by deliberate local introduction of charge carriers of the same sign, and preferably electrons. In a particularly simple manner, however, such layers can be formed by segregation of a cloud of charge carriers by using different diffusion rates of the constituent particles such as, for example, positive charge carriers and negative, in a fully or partially ionized gaseous medium, the difference between the diffusion rates of the particles being produced or increased by the use of the most diverse forces, and preferably by the creation of electric fields or application of such an electric field,
or by the use of temperature gradients.
The correctness of the above remarks could be confirmed by a simple laboratory test.
To this end, a suitably insulated, bored graphite electrode with adjustable gas pressure was placed in front of the orifice of a new type plasma burner, without nozzle, which will be described later. The bore was substantially the same diameter as the orifice of the plasma generator. The bored graphite electrode has two kinds of effect: first, it ensures a considerable homogenization of the distribution of positive and negative charge carriers in the plasma beam, in the planes normal to the direction of propagation of the plasma. this beam, during its passage through the bore and, secondly, it ensures the generation of the electric field necessary for the amplification of the difference between the diffusion speeds in the charge
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in the direction of propagation.
This homogenization of the plasma before segregation is necessary because, immediately after leaving the burner, the positive ions are predominant, only the core of the plasma beam while the electrons are predominant in its marginal areas. This charge distribution would lead, after segregation, in the direction of the projection, to the formation of a trailing front of the avoided electron cloud not suitable for reflection. In this particular case, the second reflective zone is constituted by the zone of reinforced electron density situated in front of the incandescent cathode.
The progressive alignment of the plasma beam in planes perpendicular to the direction of plasma propagation is clearly visible in Figures 1 and 2. These diagrams show the radial distribution of the space charge of the beam. of plasn at different distances from the burner orifice. While in the vicinity of this orifice, thanks to the favored separate scattering of electrons due to their preponderant presence in the marginal zones, we can observe a strong preponderance of positive space charge (figure 1), it can be seen that the space charge immediately after the entry of the plasma beam into the bore of the graphite electrode has already become uniform to a large extent in a plane perpendicular to the axis.
We recognize this state of affairs by observing that the plasma contains, in this zone, substantially as many positive ions as electrons (figure 2). In Fig. 3, the formation of the reflective region at a significantly greater distance from the burner orifice is clearly identified by the strong preponderance of negative spade charge. The curves represent the uniformization current between the activity maxima of a bipolar W-Th probe, at equilibrium, for 11 megohms / 20 V, for fluctuations between + and - 45, with respect to the axis of the beam. Figure 4 shows the axial distribution of the space charge density from the orifice of the
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burner. Here too, the reflective region appears clearly in the e- part.
A uniformization of the charge homogeneity faults liable to adversely affect the formation of the reflective zones must be carried out before or during the segregation described above. This can be achieved in a simple manner by allowing a fully or partially ionized gaseous medium time to compensate for its defects of homogeneity, before or during segregation, by its own internal fields, preferably by passing it through, under conditions which result in the establishment of a laminar current, as free from turbulence as possible, through a space limited by material or immaterial means and preferably free of fields. To limit this space, it is also possible to envisage, for example, the use of magnetic fields.
The main thing is to create a space as free of turbulence as possible with a load distribution as uniform as possible, in which one or more reflective zones offering the desired profile are formed under the action of appropriate forces, for example repeated segregation.
To avoid unwanted turbulence, the bore diameter of the graphite electrode should also not be chosen too large. However, if the diameter is too small, the graphite is consumed, so that the most favorable diameter which substantially corresponds to that of the bundle, asserts itself in this case.
For the implementation of the method according to the invention, it is possible to use a cylindrical tubular burner 3, closed at one of its ends by an insulating body, as shown in FIG. 11, the burner in which is arranged an electrode 1 in bar-shaped, thoriated tungsten extending substantially axially. This electron '' 'showered an isolated body. 2 which closes the
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tubular burner 1 at one of its ends.At the other end of the tube 3 of the burner is a cylindrical recess extending over the entire inner periphery of the tube and into which a tubular electrode 5 is inserted.
The interior surface of the ectrode 5, which is also thoriated tungsten, is flush with the interior para of the burner tube 3. On the tube 3 of the burner is fixed (- laterally a gas inlet pipe 4. In front of the burner opening at a distance of 3 mm, is placed a graphite electrode 7 having a bore 8. The electrode 5 is connected: by means of a resistor, to the same source of the potent the graphite electrode 7 (not shown in FIG. 11).
The interposition of the resistance has the effect of allowing the establishment of a potential difference between the graphite electrode 7 and the electrode 5. The distance between the electrode 5 and the graphite electrode must be chosen such that the introduction of foreign gas is as small as possible. It should not, however, be too small, as it provides the necessary isolation. The interposition of an insulating ring between the graphite electrode and the electrode 5 can also be advantageous. The thickness of the graphite electrode must be chosen at least equal to the radius of the bore.
With the device described, it was possible to generate a technically pure argon plasma containing, as a substance intended for nuclear fusion, hydrogen and its isotopes, in an order of magnitude similar to that of normal contamination by water vapour. The output speed of the plasma beam reached a maximum of 10 meters per second. The intensity of the current required to generate the arc reached 120 K, and the voltage of this current 30 to 60 V. The test was carried out with alternating current. The inlet pressure of argon to the burner was 1.1 to 2.5 kgp / cm.
In the plasma beam thus generated the evolution or variation over time of the space charge density was determined by probes comprising
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two coaxial rings. From the start, we observed the appearance of strong load errors, with a regular periodicity of 13 to 16 sec. (figure 5). According to the direction of the current of uniformization they were positive ions, e or i denote here the density @ space charge of the electrodes, or positive ions. Ion strippings are apparent with the appearance of the plasma colony.
To exclude the influence of any systematic error in the conduct of the tests, error which could be attributable to the current supply, to the measuring technique employed, or to the installation providing gas, we have drawn the following curves:
1) Evolution of the network voltage at full load
2) Evolution of the burner voltage at full load
3) Deviation as a function of time of the power of the luminous intensity compared to an average value M,
4) Evolution of the space charge density in the plasma.
The device supplying the gas could have been excluded as a possible source of error, because the period of "tears", in a pressure range of 1.3 to 2.5 kgp / cm, remains constant.
As can be seen from figures 6 to 8, there is also no relation between the network voltage, the burner voltage, the light intensity, in the visible spectrum and the flashes of space heat. FIG. 6 represents the evolution of the voltage of the network UN at full load, FIG. 7, the evolution of the voltage of the burner UB at full load and FIG. 8, the variation in fanning time. the light intensity compared to an average value M thereof, in the visible spectrum (1) compared to the appearance of eruptions (2). To exclude an influence from the recording device used, the measurements were also repeated by means of an oscillograph.
The '-period and the ampli-
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study of the rashes remained unchanged.
By adding small amounts of nitrogen to the argon, gold stops the eruptions (figure 9), which is in line with what bn could expect in the hypothesis of the triggering of an emission of self-induced electromagnetic waves. in plasma. Reference 1 denotes the amplitude of the space charge maxima without the addition of nitrogen, reference 2, with the addition of about 2% e zote to the plasma gas, and reference 3, with the addition about 3% nitrogen to this gas.
The long-term periodicity of the eruptions suggests a pulsating cyclic nuclear reaction. As a result, radiation measurements were made at a distance of 3 meters. by means of a bell counter tube. It was then found that the pulsation period of the space charge density is equal to that of the radiation emissions (Fig. 10). With the addition of nitrogen radiation emissions cease, as well as ion eruptions. The intensity of the radiation emissions, at its maximum, reaches, at a distance of three meters, approximately 105 pulses per minute and, after correction, for the angle of space, a value of 1010 pulses per minute is obtained. .
The value of radiation at rest in the laboratory 24 hours after stopping the tests reached 55 to 60 pulses per minute, against a normal value of about 20 pulses per minute.
The periodicity of ion eruptions can be explained as follows: the radius of a spherical space filled with plasma is, as we know, determined by two quantities: a force of contraction (electrical) a force of expansion (thermal ). At equilibrium, a stable radius is obtained of the space filled with planma, in which, by the segregation according to the invention of the charge carriers, the reflective zones are formed.
When a distance between zones is reached for which the criticality condition
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a nuclear reaction is triggered and, together with it, a sudden rise in temperature as a result of which the radius of the space filled with plasma and also the distance between the reflective zones are increased by a measure such that the criticality condition is no longer met. This results in an interruption of the reaction as well as a cooling and contraction of the plasma, and an approximation of the reflective zone, until the condition of criticality is again met.
The width of the pulses can be explained not only by the large number of characteristic wavelengths inherent in each medium, but also by the Stark effect which, in a pressurized gas, leads to a widening of the lines of the spectrum. This also results in the establishment of a certain tolerance for the condition of criticality for each individual characteristic wavelength. As a result, the emission of self-induced electromagnetic waves can only occur if the distance between the reflective zones varies to a certain extent which can be calculated from the broadening of the lines of the spectrum and thus a band practically continuous characteristic wavelengths can be achieved.
The indicated effect therefore provides a possibility, for example with the aid of a determined gas pressure, of obtaining a determined line width and, in relation thereto, a certain tolerance with regard to the condition of criticality. Also, in a special case, by increasing the gas pressure or by other influences leading to broadening of the lines, a longer pulse duration can be obtained. The distance between the reflecting zones in a gaseous medium is also adjustable by adjusting the gas pressure.
A higher frequency of the pulses can be obtained by establishing a greater space charge density of the atoms intended for the nuclear fu & on reaction and,
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eg - << s.e, dan., un cis '' t.il <. c, by increasing the isotope content of hydrogen.