"Werkwijze voor de produktie van energie door massa-defect van elementaire deeltjes"
Deze uitvinding heeft betrekking op de produktie van energie
door massa-defect van elementaire deeltjes.
De omzetting van rustmassa.in energie door nucleaire
fusie vereist de overdracht van kinetische energie aan fusioneerbare atoomkernen om de elektrische afstootkrachten tussen de
kernen te kunnen overwinnen. In thermonucleaire fusie wordt kinetische energie aan de kernen toegevoegd door verwarming.
De thermische agitatie die vereist is voor de fusie van atoomkernen is des te hoger naarmate de kernen meer lading bezitten.
De twee grote objectieven die voor kernfusie in een thermonucleaire reaktor dienen bereikt te worden zijn een verhitting
<EMI ID=1.1>
De opsluiting wordt volgens de stand van de techniek op
twee manieren gerealiseerd :
- opsluiting van geïoniseerde fusioneerbare materie in de plasma-toestand door magnetische velden zoals dit gebeurt in de bekende Tokamak-apparaten;
- inertiële opsluiting gebaseerd op een naar het centrum van de te fusioneren materie gerichte implosie, door snel verdampend materiaal van het fusieomhulsel.
Tot hiertoe zijn de vereisten voor een netto-fusie volgens het magnetisch plasma-opsluitingssysteem nog niet bereikt. Bij hoge temperaturen wordt de verwarming van het plasma door ohmse verliezen zeer inefficiënt door een te hoge geleidbaarheid. Daarom, dient men een bijkomende verwarming, bij voorbeeld door injectie van versnelde atoomdeeltjes toe te passen (ref. Magnetic Fusion Power - IEEE Spectrum, Dec. 1980 p. 44-50).
In het tráagheidsopsluitingsconcept, ondermeer bekend als laser-fusie heeft men te kampen met een te kleine laserstraalabsorptie in het omhulsel van de fusieprop en een te hoge laserstraalstrooiing in de reaktor, waardoor de hoeveelheid materie
in de reaktiezone beperkt wordt. Bovendien hebben lasers zelf
een laag rendement (normaal niet hoger dan 10%) en dienen er bijzondere voorzorgen genomen te worden voor een goede verdeling van de inval, van de laserstralen op de fusieprop, wil men een ruimtelijk gelijkmatige implosie verkrijgen. Dit stelt zeer
hoge eisen aan de synchronisatie en focussering van de laserstralen, daar de gebruikelijke fusieproppen slechts een paar tienden van een millimeter doormeter hebben (ref. Applied Optics, Vol. 20, No. 11/1 June 1981 p. 1902).
In beide concepten, het plasma-opsluitingsconcept met magnetische velden en het traagheidsopsluitingsconcept door implosie, wordt er in hoge mate thermische energie toegevoerd aan de te fusioneren materie om de Coulombse repulsie van de positief geladen atoomkernen te overwinnen.
Het is een van de doelstellingen van onderhavige uitvinding een werkwijze voor de produktie van energie te verschaffen waarin energie door massa-defect van elementaire deeltjes met dezelfde ladingspolariteit verkregen wordt, en waarbij voor
het overwinnen van de Coulomb-repulsie in hoofdzaak geen beroep gedaan wordt op thermische kinetische energie; maar op een geordende in gelijke zin georganiseerde deeltjesbeweging met een daaraan verbonden electrodynamische kracht.
Het is een andere doelstelling van onderhavige uitvinding
de nodige middelen voor het realiseren van de werkwijze ter beschikking te stellen.
Verdere doelstellingen en voordelen van onderhavige uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving en tekeningen.
De werkwijze volgens onderhavige uitvinding voor de produktie van energie door massa-defect van elementaire deeltjes omvat volgende stappen :
(1) het versnellen van elementaire geladen deeltjes met dezelfde ladingspolariteit, bij voorbeeld electronen of protonen, tot ongeveer de lichtsnelheid, bij voorbeeld tot tenminste 20% van de lichtsnelheid,
(2) het bij genoemde snelheid doen bewegen van deze deeltjes in evenwijdige of bijna evenwijdige banen, waardoor stromen van in gelijke zin stromende of roterende deeltjes ontstaan, en
(3) het uitoefenen van een kracht op deze in gelijke zin bewegende deeltjes met dezelfde ladingspolariteit, waarbij genoemde kracht loodrecht gericht is op de stroom- of rotatiebanen en voldoende groot is om samen met de electrodynamische aantrekkingskracht tussen in gelijke zin bewegende deeltjes met dezelfde ladingspolariteit de electrostatische repulsie van de deeltjes te overwinnen en hiervan.rustmassa om te zetten in energie.
De uitvinding wordt verder toegelicht aan de hand van figuren 1 tot 6. Figuur 1 stelt een opstelling voor waarmede steunend op de wet van Ampère een electrodynamische attractiekracht tussen twee in dezelfde zin vloeiende kringstromen met dezelfde ladingspolariteit, bij voorbeeld electronen, wordt opgebouwd. Figuur 2 betreft een kwantum-mechanische voorstelling van de interactie van electrische veldenergie met een electron
in een orbitaal om een positieve kern.
Figuur 3 betreft een kwantum-mechanische voorstelling van de interactie van een circulair electrisch veld met de eigendraaibeweging (spin) van een electron. Figuur 4 stelt schematisch een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding voor, waarin twee parellelle of practisch parallelle, met meer dan 20% van de lichtsnelheid bewegende stromen van geladen elementaire deeltjes, zoals electronen en protonen, met electrostatische en/of magnetische krachten naar mekaar toe
worden gebogen en tot samenvloeien worden gebracht, met de bedoeling tot deeltjesfusie te komen. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm hebben de deeltjes in de ene stroom een spin tegengesteld aan de spin van de deeltjes in de andere stroom en zijn de spins parallel georiënteerd met de stroomrichting.
Figuur 5 stelt schematisch een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding voor, waarin twee stromen van electronen of protonen, versneld tot meer dan 90% van de lichtsnelheid, in schroeflijnvormige banen met dezelfde rotatiezin gebracht worden en
naar mekaar toe versneld worden met een kracht voldoende groot
om de Coulomb-repulsie van de deeltjes te overwinnen en rustmassa in energie om te zetten.
Figuur 6 stelt schematisch een derde uitvoeringsvorm van de uitvinding voor, waarin de eigendraaibeweging (spin) van electronen uit twee naar mekaar gerichte stromen in dezelfde zin versneld wordt tot een omtreksnelheid groter dan 90% van de lichtsnelheid, en deze electronen met versnelde spin met mekaar in botsing gebracht worden en hierbij rustmassa omzetten in energie.
De volgens de uitvinding geproduceerde energie voortkomend
uit een massa-defect (eventueel massa-annihilatie) kan omgezet worden in technisch bruikbare energie, zoals warmte-energie voor stoomproduktie, electrische energie, bij voorbeeld met een magnetohydrodynamische generator, of kinetische energie van plasma's of gassen voor de propulsie van voertuigen.
Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm wordt de vrijkomende energie benut als startenergie voor een thermonucleaire fusie van atoomkernen.
Volgens een andere uitvoeringsvorm wordt de vrijkomende energie benut om metaal te verhitten, bij voorbeeld tot vorming van metaaldamp met voldoende kinetische energie om in een magnetohydrodynamische generator zoals beschreven in het Belgische octrooischrift (BE-P) 892.579 electriciteit te produceren.
Volgens een klassieke uitvoeringsvorm wordt de energie, die uit straling en kinetische energie van materiele deeltjes kan bestaan langs een warmtewisselaar omgezet in stoom. Metalen die voor overdracht van warmte-energie zeer geschikt zijn in vloeibare vorm zijn natrium en lithium.
Vooraleer tot de gedetaileerde beschrijving van de uitvoeringsvormen over te gaan wordt de theoretische basis van de uitvinding gegeven, zonder echter hierdoor de beschermingsomvang te beperken.
Zoals bekend, afgeleid uit de wet van Coulomb, is de energie
(E) nodig om twee deeltjes (Q) met dezelfde ladingspolariteit, bij voorbeeld twee protonen, in kontakt te brengen gelijk aan :
<EMI ID=2.1>
waarin : Q is de elementaire lading, nl. 1,6x10 -19 C,
Z is het atoomnummer, voor een proton is Z = 1,
<EMI ID=3.1>
r is de straal van het elementaire deeltje in m.
Verder in de beschrijving wordt uitgelegd hoe de straal van het electron en het proton in zijn grondtoestand berekend wordt.
Vooruitlopend op deze berekeningen stellen we nu reeds dat :
<EMI ID=4.1>
<EMI ID=5.1>
Deze waarde is niet gelijk aan de klassieke electronenstraal die berekend wordt met de vergelijking :
<EMI ID=6.1>
<EMI ID=7.1>
<EMI ID=8.1>
"Atomphysik" I Deutscher Verlag der Wissenschaften (1954) Berlin)
De straal van het proton in zijn grondtoestand (r ) is volgens de hier gebruikte berekeningen :
<EMI ID=9.1>
Hiermede rekening houdende vraagt het overwinnen van de Coulomb-repulsie bij het kontakteren van twee electronen, respectievelijk het kontakteren van twee protonen de energie
E en E
e p,
<EMI ID=10.1>
Volgens de Boltzmann vergelijking :
<EMI ID=11.1>
stemt de gemiddelde kinetische,energie van 1 eV overeen met :
<EMI ID=12.1>
De electrostatische Coulomb-repulsiekracht Ks die dient overwonnen te worden is gelijk aan :
<EMI ID=13.1>
<EMI ID=14.1>
winnen wordt volgens onderhavige uitvinding gebruik gemaakt van de electrodynamische attractiekracht (Kd) die optreedt tussen electrische stromen van gelijke polariteit, die in dezelfde zin evenwijdig of practisch evenwijdig vloeien.
<EMI ID=15.1>
steunend op de wet van Ampère volgens de vergelijking (C) geïllustreerd met Figuur 1.
<EMI ID=16.1>
(ref. "Physics" by David Halliday and Robert Resnick, Parts I and II combined, 3th. - ed. John Wiley & Sons, New York (1978) p. 753-754),
<EMI ID=17.1>
loopperiode; f is de frekwentie l/T.
Aangezien f = v waarin v de omtreksnelheid voorstelt,
<EMI ID=18.1>
kan vergelijking (C) als volgt geschreven worden :
<EMI ID=19.1>
De electrodynamische attractiekracht (Kd) is volgens Figuur 1 gelijk aan de electrostatische repulsiekracht (K ) wanneer
<EMI ID=20.1>
<EMI ID=21.1>
Deze vergelijking (E) herleidt zich tot de vergelijking van Maxwell .
<EMI ID=22.1>
dit betekent dat bij de lichtsnelheid, in gelijke zin vloeiende circulaire stromen van deeltjes met dezelfde electrische ladingspolariteit mekaar niet langer afstoten op een afstand
<EMI ID=23.1>
en fusie van circulaire ladingsstromen plaats vindt. De energie die vrijkomt bij de versmelting van gelijk geladen deeltjes is dezelfde die vrijkomt bij de vorming van een electronen-paar met overlappende orbitalen. Een 100%overlapping geeft een volledige omzetting van rustmassa in stralingsenergie, analoog aan wat gebeurt bij fusie van een electron en een positron, m.a.w. massa-annihilatie. De fusie van een electron en een positron produceert een hoeveelheid energie gelijk aan 1,02 MeV per aeeltjespaar in de vorm van twee fotonen met elk een energie
van 0,51 MeV (ref. "Essentials of Physics" by Borcwitz-Beiser, Addison-Wesley Puplishing Company-Reading-Massachusetts (1967)
p. 654). Bij de annihilatie van de rustmassa van een electron
en een positron hebben de uitgezonden fotonen een tegengestelde impuls. Bij samensmelting van twee electronen volgens onderhavige uitvinding hebben de fotonen een gelijkgerichte impuls, zodat deze fusie zou kunnen dienen voor voortstuwingsdoeleinden,
bij voorbeeld voor voortstuwing van een fotonenraket.
Als inleiding op de uitvoeringsvorm waarin aan elementaire geladen deeltjes, zoals electronen een verhoogde energie-inhoud gegeven wordt, worden de Figuren 2 en 3 benut.
Figuur 2 geeft een kwantum-mechanische voorstelling van de <EMI ID=24.1>
De beweging van het electron in een stationaire baan wordt zoals bekend beschreven door de volgende Bohr-vergelijkingen :
<EMI ID=25.1>
<EMI ID=26.1>
n is het hoofdkwantumnummer,
m is de rustmassa van het electron nl. 9,10x10 �<3><1> kg,
<EMI ID=27.1>
e is de lading van het electron: .= 1,6x10 -19 C, r is de straal van het nde orbitaal,
<EMI ID=28.1>
<EMI ID=29.1>
Uit (1) en (2) volgt :
<EMI ID=30.1>
<EMI ID=31.1>
de tijd T nodig voor een periode.
<EMI ID=32.1>
<EMI ID=33.1>
<EMI ID=34.1>
Wanneer nu de bovengenoemde Bohr-vergelijkingen (1) en (2) toegepast worden op de situatie van Figuur 3 waarin een dunne
massa - ring R (stelt een electronenlading uitgesmeerd in een
<EMI ID=35.1>
dus ook twee krachten met tegengestelde zin nodig om in analogie met een vrij zwevende tol de ring in rotatie te brengen. Hiermede rekening houdende worden de Bohr-vergelijkingen, wanneer ze aangepast worden voor het berekenen van de electronen-spin radius (r ) en de spin-omtreksnelheid (v ) de volgende :
<EMI ID=36.1>
<EMI ID=37.1>
<EMI ID=38.1>
<EMI ID=39.1>
<EMI ID=40.1>
f = 3,29x10 17 Hz. (X-stralen-frekwentie).
<EMI ID=41.1>
Door de bovengenoemde berekeningen toe te passen op het
<EMI ID=42.1>
<EMI ID=43.1>
<EMI ID=44.1>
De spin-rotatiesnelheid vs (omtreksnelheid) is onafhankelijk van de massa, inderdaad :
<EMI ID=45.1>
en is dus dezelfde voor proton
en electron wanneer het kwantumnummer (n) hetzelfde is.
Volgens berekeningen voortvloeiend uit verstrooiingsproeven
<EMI ID=46.1>
de atoomkernen (r ) bepaald als :
<EMI ID=47.1>
waarin Ar de relatieve atoommassa is, die voor het proton gelijk is aan 1.
Rekening houdende met de mogelijkheid dat de kern bij de beschieting met 0(-deeltjes elastisch ingedeukt wordt, is de be-
<EMI ID=48.1>
lijke waarde voor de protonstraal in de grondtoestand (n=l).
De bedenkingdat kernen niet volkomen onsamendrukbaar zijn is het resultaat van recente proeven (ref. Physik in unserer Zeit; 13. Jahrg. 1982 Nr. 6 S., 171, in het artikel van JOrg Friedrich, "Wie sieht die Ladungsverteilung in Atomkernen aus?".
Terugkerend naar Figuur 2 weten we dat op basis van de Bohr-postulaten, aangevuld door de Schrödinger-vergelijking een electron als het ware uitgesmeerd is in een wolk rond een posi-
<EMI ID=49.1>
in de vorm van electromagnetische straling (foton) tussen twee staionaire ladingstoestanden van staande golven.
In het foton met energie (E=h.f) kan de electrische veld-
<EMI ID=50.1>
<EMI ID=51.1>
<EMI ID=52.1>
<EMI ID=53.1>
bitaal met lager kwantumnummer (n) naar een stationair orbitaal met hoger kwantumnummer (m) gelijk is aan :
<EMI ID=54.1>
<EMI ID=55.1>
frekwentie van het foton is, mogen we ook schrijven :
<EMI ID=56.1>
f is echter ook
V
2rrrn
zodat
door gebruik te maken van :
<EMI ID=57.1>
en
<EMI ID=58.1>
, kan f ook berekend
worden met de volgende vergelijking
<EMI ID=59.1>
, hieruit volgt aangezien
<EMI ID=60.1>
<EMI ID=61.1>
<EMI ID=62.1>
<EMI ID=63.1>
<EMI ID=64.1>
waaruit volgt :
<EMI ID=65.1>
. Dit is bekend als het complementariteitsbeginsel, waarbij de omloopfrekwentie van het electron (f ) bij
<EMI ID=66.1>
De bovengenoemde berekeningen voor het electron in een orbitaalbeweging kunnen toegepast worden op de eigendraaibeweging, ook genoemd spin, van het electron mits in achtname van
de vergelijkingen (5) en (6) nl. voor de electronstraal en de
<EMI ID=67.1>
<EMI ID=68.1>
<EMI ID=69.1>
<EMI ID=70.1>
<EMI ID=71.1>
De absorptietijd van het foton bij spinbeweging
<EMI ID=72.1>
Tsn is de tijd voor 1 rotatie in kwantumtoestand n, en
Tsm is de tijd voor 1 rotatie in kwantumtoestand m.
In Figuur 3 kan de versnelling van de eigendraaibeweging (spin) van het electron vergeleken worden met de versnelling van electronen in een BETATRON.
In het BETATRON (ref. Essentials of Physics, by Borowitz & Beiser - Addison - Wesley Publishing Company - Reading, Massachusetts (1967) p. 368-369) oefent het magnetisch veld een centripetale kracht uit op de tangentieel geinjecteerde electronen om hen in een cirkelvormige baan te houden. Op het moment
van de injectie wordt de magnetische inductie gewijzigd.
<EMI ID=73.1>
ische fluxwijziging is een cirkelvormig gesloten electrisch veld dat in het eerste vierde of derde vierde van de periode van de fluxwijziging de kinetische energie van-de electronen vergroot. Om niet terug afgeremd te worden dienen de electronen op het einde van genoemd vierde deel van de periode uit het veld gestoten te worden.
Wanneer deze procedure toegepast wordt op de versnelling van de eigendraaibeweging (spin) van een electron wordt volgens onderhavige uitvinding het electron met een spin-orientatie anti-parallel met het toenemend magnetisch veld (B) in dit veld dat geassocieerd is met een circulair toenemend electrisch veld
<EMI ID=74.1>
deel van de magnetische fluxwijziging in dit veld gehouden.
Om te beletten dat het spin-orbitaal binnen de gekozen
<EMI ID=75.1>
magnetisch veld een voldoende sterk permanent magnetisch veld aanwezig te zijn om voldoende centripetale kracht te leveren gericht tegen de orbitaal-expansie, dit is tegen de electronomtrek-expansie.
Belangrijk is,dat de geïnduceerde stroom i, dit is de versnelde electronenmaterie, zulke draaizin heeft dat het hiermede geassocieerde magnetische veld (B) zoals voorgesteld in Fig.25-9 blz. 1183 van het boek : "Physics - Foundations & Applications" by Robert M. Eisberg & Lawrence S. Lerner - combined volume International Student Edition - Mc Graw-Hill International Book Company London, (1982) anti-parallel is tenoverstaande van het inducerende magnetische veld (B).
De toename van energie van het electron door spin-rotatieversnelling is het product van de arbeid (AE ) gedurende 1 om-
<EMI ID=76.1>
durende het eerste of derde vierde van de periode van de magnet-
<EMI ID=77.1>
<EMI ID=78.1> wisselstroombekrachtiging met een periode van 1/60 s is 1/240 s
<EMI ID=79.1>
Met vergelijking (6) werd de spin-omtreksnelheid (v ) van het electron in zijn grondorbitaal (n = 1) bepaald als :
vs = 4,36x10 m/s.
<EMI ID=80.1>
v = 0,999999 c (c = 3x108m/s), dient er een energie aan het
<EMI ID=81.1>
<EMI ID=82.1>
<EMI ID=83.1>
<EMI ID=84.1>
zoals in het BETATRON beschreven in "Principles of College Physics" by Shortley & Williams 2 nd. ed. (1967) Prentice-Hall Inc. Englewood Cliffs, New Jersey p. 788-790.
<EMI ID=85.1>
<EMI ID=86.1>
n
<EMI ID=87.1>
periode met duurtijd 1/240 s.
<EMI ID=88.1>
<EMI ID=89.1>
met een Lorentzkracht B.e.v , waarin B het magnetisch veld in tesla (T), en e de lading van het electron is.
<EMI ID=90.1>
Door de spinrotatieversnelling uitte voeren met bovengenoemde energie onttrokken aan de electrische veldenergie
<EMI ID=91.1>
in een daarbij aanwezig constant magnetisch veld B, waarbij B = 10 T, wordt de spin-radius na N omwentelingen :
2
<EMI ID=92.1>
B.e.vm -31
<EMI ID=93.1>
Deze inleidende berekeningen werden in hoofdzaak gegeven om de werking van de uitvoeringsvorm volgens Figuur 6 verstaanbaar te maken.
Onder verwijzing naar de uitvoeringsvorm voor electronenfusie zoals voorgesteld in Figuur 4 wordt berekend bij welke snelheid v van twee in gelijke zin naast elkaar bewegende electronen (e) hun electrostatische repulsie geëvenaard wordt door hun electrodynamische attractiekracht, wanneer hun centra zich op een afstand 2.r = 2x1,32x10 m bevinden.
<EMI ID=94.1>
vergelijking :
<EMI ID=95.1>
waarin : 1 = 2 . r en d = 2.. r
o
<EMI ID=96.1>
m.v
<EMI ID=97.1>
Bi j d = 2r wordt dit
<EMI ID=98.1>
<EMI ID=99.1>
<EMI ID=100.1>
e
d.w.z. v = c/4,66.
<EMI ID=101.1>
electro�atische en/of magnetische velden geproduceerd worden.
Wanneer we deze berekeningen uitvoeren voor het versmelten van protonen komen we tot volgende resultaten, waarbij .
<EMI ID=102.1>
Protonen geven bij het versmelten aanzienlijk meer energie dan electronen omdat hun rustmassa 1833 maal groter is.
Bij de omzetting van de rustmassa van 1 proton in energie wordt 1,49x10 J, dit is 9,31x10 eV energie geproduceerd.
Een protonenstroom van 1 ampère (A) : 6,25x10 protonen/sec. produceert bij massa-annihilatie 6,25x1018x9,31x108eV/s, wat overeenstemt met een témperatuursverhoging van 5,8x1027x7,74x103 [deg.]K/s, dit wil zeggen een temperatuursverhoging van 4,5x1031 [deg.]K/s.
Door zulk een protonenstroom te injecteren in een plasma voor thermonucleaire fusie, zoals in het magnetisch opsluitïngsconcept, bv. TOKAMAK, kan hiermede de fusie gestart worden. De opsluit-
<EMI ID=103.1>
4,5x10 [deg.]K/s kan verkregen worden. Dit is ruim voldoende om zelfs
<EMI ID=104.1>
geen neutronen, bron van radioactiviteit, vrijkomen wordt verwezen naar C&EN April 2,1979, p. 33.
Een voorstel om gepolariseerde deuterium-kernen te gebruiken voor thermonucleaire fusie is beschreven in Physics Today, August
1982, p. 17-19.
De uitvinding wordt nu verder aan de hand-van Figuren 4 tot
6 in bepaalde practische uitvoeringsvormen toegelicht.
Figuur 4 is een schematische voorstelling van een apparaat waarin twee parallelle electronenbundels naar mekaar toe worden <EMI ID=105.1>
tot fusie gebracht te worden.
Genoemd apparaat bevat twee lineaire electronenversnellers
20 en 20', zoals schematisch voorgesteld is in "Grundriss der Atom- und Kernphysik" von H. Lindner, 12.verbesserte Auflage
VEB Fachbuchverlag Leipzig (1977) S.109. Beide versnellers bevatten een electronenbron 21 en meerdere versnellingselectroden
22,23,24 enz..., die met wisselspanning bekrachtigd worden
voor de versnelling van de electronen tussen de electroden. Op het einde van elke versneller bevindt er zich een inrichting 25
(electrostatisch of magnetisch ) voor afbuiging van de electronenbundels 26 en 26' naar een ontmoetingspunt 27 in een reactor 28
<EMI ID=106.1>
fusioneerbaar of ioniseerbaar materiaal. De uitlaat 29 is aangesloten op een magnetohydrodyhamische generator zoals beschreven in het Belgisch octrooischrift (BE-P) 892.579.
Figuur 5 is een schematische voorstelling van een apparaat waarin electronen naar mekaar toe bewogen worden in schroeflijnvormige banen en op deze banen een snelheid hebben die de lichtsnelheid benadert.
Volgens Figuur 5 worden electronenbundels 40 die eerst versneld werden met bij voo-rbeeld cyclotrons of synchrotrons 31
in buisvormige kanalen 32 tangentieel geïnjecteerd en daarin op schroeflijnvormige banen gedwongen met een magnetisch veld opgewekt met de spoel 33. De schroeflijnvormige electronenbundels worden naar mekaar toe versneld met het electrisch veld tussen de electroden 34 en 35. In het centrum van de reactor 36 botsen de in dezelfde zin op de schroeflijnvormige banen bewegende electronen en versmelten onder invloed van de reeds beschreven kracht Kd en de loodrecht op de parallele schroeflijnvormige banen richte kracht K. die door het electrostatisch veld tussen de electroden 34 en 35 geproduceerd wordt.
De reactor 36 is voorzien van een koelmantel 37 aangesloten op een warmtewisselaar voor stoomproductie (niet getekend). De uitlaatopeningen 38 en39 worden aangesloten op een magnetohydrodynamische (MHD-) generator (niet getekend).
De in de reactor 36 gevormde stralingsenergie wordt benut
om de nodige startenergie te leveren voor een inertïele thermonucleaire fusie. Zulke fusie uitgevoerd met laserstralen is beschreven in Physics Today-Sept. 1982 onder de titel "Inertial Fusion" by John H. Nuckolls p. 25-31. Het gebruik van electronenbundels in inertïele fusie is beschreven in Physics Today/May,
1975, p.55,
In het apparaat volgens Figuur 5 moet de doormeter van de van de buisvormige kanalen 32 aanzienlijk groter zijn dan 2 maal de straal (R) van de schroeflijnvormige banen. Deze straal R wordt berekend met de vergelijking :
<EMI ID=107.1>
<EMI ID=108.1>
<EMI ID=109.1>
<EMI ID=110.1>
is de rustmassa van
<EMI ID=111.1>
<EMI ID=112.1>
Het opslaan van bewegende electronen in schroeflijnvormige banen heeft echter het nadeel dat veel energie verloren gaat door het fenomeen bekend als "synchrotronstraling" zodat een snelle electronenversmelting vooraleer verscheidene schroeflijnvormige banen doorlopen zijn gewenst is. Dit betekent dat het versnellingsveld van de electroden 34 en 35 zeer sterk moet zijn.
Het energieverlies door synchrotronstraling kan berekend worden zoals aangegeven in het reeds vernoemde boek"Physics"
van Robert M.Eisberg en Lawrence S.Lerner p.1307 - 1308.
Figuur 6 is een schematisch voorstelling van een apparaat waarin electronen met tegengestelde spin een verhoogde eigendraaibeweging krijgen en naar mekaar toe versneld worden om te versmelten. In genoemd apparaat dat symmetrisch is opgebouwd rond een centrale reactor 60 worden electronen geproduceerd met een electronenbron 61, bij voorbeeld een thermische kathode, en geïnjecteerd in het inhomogeen magnetisch veld van de 6-polige Stern-Gerlach magneet 62 (ref.Physics Today/Febr. 1979 p.34) waarmede de electronen volgens hun spin-draairichting doorgelaten worden als twee stromen 63 en 64. De stromen met dezelfde spin,
<EMI ID=113.1>
hun vluchttijd doorheen spoel 65 niet langer bedraagt dan de tijdspanne van de dalende (of stijgende) faze van de spanningspuls aangelegd aan deze spoel 65. Spoel 65 is omringd door een gelijkspanningsspoel met constant magnetisch veld, spoel 66,
die bij voorbeeld een superconductieve spoel is met een magnetische inductie B = 10 T om de nodige centripetale kracht te leveren om de spin-radius rN binnen een bruikbare grens te houden.
Het zich wijzigend magnetisch veld van spoel 65 is antiparallel gericht tenoverstaande van het eigen magnetisch veld
<EMI ID=114.1>
met spoel 65 is voldoende groot om de spin-omtreksnelheid op
te drijven tot bijna de lichtsnelheid. Alvorens hun vlucht doorheen spoel 65 te beginnen kunnen de electronen lineair versneld worden met een lineaire versneller 67 en 68.
De lineaire versnelling kan ook plaatsvinden na spoel 65, maar binnen spoel 66. In de reactor 60 stoten de electronen met gelijke spin en parallelle rotatie-assen samen en versmelten
met massa-defect omdat hun parallelle rotatiesnel-heid voldoende groot is om samen met hun lineaire versnelling
de Coulomb-repulsie te overwinnen.
De reactor 60 is uitgerust met inrichtingen 70,71, 72 en
73 voor de injectie van thermonucleair fusioneerbaar materiaal, dat zijn startfusie-energie ontleent aan de fusie van de electronen. De reactor 60 is verder voorzien van een koelmantel 74 met vloeibaar metaal, bij voorbeeld lithium, voor warmte-afgifte in een warmtewisselaar en eventuele tritium productie wanneer een fusie met neutron-productie wordt uitgevoerd.
De twee uitlaten 75 en 76 zijn voorbehouden voor aansluiting op MHD-generatoren.
Door de reactor te voorzien van slechts 1 uitlaat zoals voorgesteld in Figuur 4 van genoemd Belgisch octrooischrift
892.579 en de toepassing van een pulserend magnetisch veld rond de reactor kan het bij de kernfusie gevormde plasma electrodynamisch als een inductiestrcom uitgestoten worden en fungeert de reactor als reactiemotor, bij voorbeeld voor de voortstuwing van een ruimtetuig.
Analoog aan de uitvoering met het apparaat volgens Figuur 6 kan de uivoering met het apparaat volgens Figuur 4 gebruik maken van een Stern-Gerlach magneet om electronen volgens hun spin-
<EMI ID=115.1>
evenwijdig gericht met de stroomrichting in de versnellers.
Er kunnen met deze uitvoeringsvorm electronenparen gevormd worden, dit onder afgifte van bindingsenergie, dit is massa-defect.
Wanneer in onderhavige uitvinding het begrip "geladen elementaire deeltjes" vermeld wordt omvat dit begrip naast vrije geladen elementaire deeltjes ook zulke deeltjes gebonden met neutrale deeltjes, zoals neutronen. Met andere woorden de werkwijze
<EMI ID=116.1>
eerbare deuterium-, tritium-, lithium- en boorkernen.