BR112015025231B1 - Sistemas de confinamento de plasma por campo magnético para reator de fusão compacto - Google Patents

Abstract

CONFINAMENTO DE PLASMA POR CAMPO MAGNÉTICO PARA REATOR DE FUSÃO COMPACTO A presente invenção refere-se a um reator de infusão (110) que inclui duas bobinas magnéticas internas (140) suspensas no interior de um invólucro (120), uma bobina magnética central (130) coaxial às duas bobinas magnéticas internas (140) e localizada próximo a um ponto médio do invólucro, uma pluralidade de bobinas magnéticas de encapsulação (150) coaxiais às bobinas magnéticas internas e duas bobinas magnéticas espelhadas (160) coaxiais às bobinas magnéticas internas. As bobinas magnéticas de encapsulação (160) preservam a estabilidade magneto-hidrodinâmica (MHD) do reator de fusão mantendo-se uma parede magnética que impede que o plasma no interior do invólucro se expanda.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] Esta revelação geralmente refere-se aos reatores de fusão e mais especificamente ao confinamento de plasma por campo magnético para potência de fusão compacta.

ANTECEDENTES

[0002] A potência de fusão é a potência que é gerada por um processo de fusão nuclear em que dois ou mais núcleos atômicos colidem a uma velocidade muito alta e se unem para formar um novo tipo de núcleo atômico. Um reator de fusão é um dispositivo que produz potência de fusão através de confinamento e controle de plasma. Os reatores de fusão típicos são grandes, complexos e não podem ser montados em um veículo.

SUMÁRIO DE MODALIDADES PARTICULARES

[0003] De acordo com uma modalidade, um reator de fusão inclui duas bobinas magnéticas internas suspensas no interior de um invólucro, uma bobina magnética central coaxial às duas bobinas magnéticas internas e localizada próxima a um ponto médio do invólucro, uma pluralidade de bobinas magnéticas de encapsulação coaxiais às bobinas magnéticas internas, e duas bobinas magnéticas espelhadas coaxiais às bobinas magnéticas internas. As bobinas magnéticas de encapsulação preservam a estabilidade de magneto- hidrodinâmica (MHD) do reator de fusão mantendo-se uma parede magnética que impede que o plasma no interior do invólucro se expanda.

[0004] As vantagens técnicas de certas modalidades podem incluir fornecer um reator de fusão compacto que é menos complexo e menos custoso de construir do que os típicos reatores de fusão. Algumas modalidades podem fornecer um reator de fusão que é compacto o suficiente para ser montado sobre ou em um veículo tal como um caminhão, uma aeronave, um navio, um trem, um veículo espacial ou um submarino. Algumas modalidades podem fornecer um reator de fusão que pode ser utilizado em instalações de dessalinização ou instalações de potência elétrica. Outras vantagens técnicas serão prontamente evidentes para as pessoas versadas na técnica a partir das figuras, descrições e reivindicações a seguir. Além disso, embora as vantagens específicas tenham sido enumeradas acima, várias modalidades podem incluir todas, algumas ou nenhuma das vantagens enumeradas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0005] A Figura 1 ilustra aplicações exemplificativas para reatores de fusão, de acordo com certas modalidades.

[0006] A Figura 2 ilustra um sistema de aeronave exemplificativo que utiliza reatores de fusão, de acordo com certas modalidades.

[0007] As Figuras 3A e 3B ilustram um reator de fusão exemplificativo, de acordo com certas modalidades.

[0008] A Figura 4 ilustra uma vista simplificada das bobinas e sistemas exemplificativos para energizar as bobinas do reator de fusão das Figuras 3A e 3B, de acordo com certas modalidades.

[0009] A Figura 5 ilustra o plasma no interior do reator de fusão das Figuras 3A e 3B, de acordo com certas modalidades.

[0010] A Figura 6 ilustra os campos magnéticos do reator de fusão das Figuras 3A e 3B, de acordo com certas modalidades.

[0011] A Figura 7 ilustra uma bobina interna do reator de fusão das Figuras 3A e 3B, de acordo com certas modalidades.

[0012] A Figura 8 ilustra uma vista em recorte do invólucro do reator de fusão das Figuras 3A e 3B, de acordo com certas modalidades.

[0013] A Figura 9 ilustra um sistema de computador exemplificativo, de acordo com certas modalidades.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES EXEMPLIFICATIVAS

[0014] Os reatores de fusão geram potência através de confinamento e controle de plasma que é usado em um processo de fusão nuclear. Tipicamente, os reatores de fusão são dispositivos extremamente grandes e complexos. Devido ao fato de que os mesmos têm tamanhos proibitivamente grandes, não é viável montar típicos reatores de fusão em veículos. Como um resultado, a utilidade de típicos reatores de fusão é limitada.

[0015] Os ensinamentos da revelação reconhecem que é desejável fornecer um reator de fusão compacto que seja pequeno o suficiente para ser montado sobre ou em veículos tais como caminhões, trens, aeronaves, navios, submarinos, veículos espaciais e similares. Por exemplo, pode ser desejável fornecer reatores de fusão compactos montados em caminhão que podem fornecer um sistema de potência descentralizado. Como outro exemplo, pode ser desejável fornecer um reator de fusão compacto para uma aeronave que expande consideravelmente a faixa e tempo de operação da aeronave. Além disso, pode ser desejável fornecer um reator de fusão que possa ser utilizado em instalações de potência e instalações de dessalinização. A seguir é descrito um reator de fusão de cúspide de anel linear encapsulado para fornecer esses e outros benefícios desejados associados com reatores de fusão compactos.

[0016] A Figura 1 ilustra as aplicações de um reator de fusão 110, de acordo com certas modalidades. Como um exemplo, uma ou mais modalidades de reator de fusão 110 são utilizadas pela aeronave 101 para abastecer calor a um ou mais motores (por exemplo, turbinas) de aeronave 101. Um exemplo específico de utilização de um ou mais reatores de fusão 110 em uma aeronave é discutido em mais detalhes abaixo em referência à Figura 2. Em outro exemplo, uma ou mais modalidades de reator de fusão 110 são utilizadas pelo navio 102 para abastecer eletricidade e potência de propulsão. Embora um porta aviões seja ilustrado para navio 102 na Figura 1, qualquer tipo de navio (por exemplo, um navio de carga, um navio de cruzeiro, etc.) pode utilizar uma ou mais modalidades de reator de fusão 110. Como outro exemplo, uma ou mais modalidades de reator de fusão 110 podem ser montadas a um caminhão plataforma 103 a fim de fornecer a potência descentralizada ou para abastecer a potência às áreas remotas que precisam de eletricidade. Como outro exemplo, uma ou mais modalidades de reator de fusão 110 podem ser utilizadas por uma instalação de potência elétrica 104 a fim de fornecer eletricidade a uma grade de potência. Embora aplicações específicas para reator de fusão 110 sejam ilustradas na Figura 1, a revelação não é limitada às aplicações ilustradas. Por exemplo, o reator de fusão 110 pode ser utilizado em outras aplicações tais como trens, instalações de dessalinização, veículos espaciais, submarinos e similares.

[0017] Em geral, o reator de fusão 110 é um dispositivo que gera potência através do confinamento e controle de plasma que é usado em um processo de fusão nuclear. O reator de fusão 110 gera uma grande quantidade de calor a partir do processo de fusão nuclear que pode ser convertida em várias formas de potência. Por exemplo, o calor gerado por reator de fusão 110 pode ser utilizado para produzir vapor para acionamento de uma turbina e um gerador elétrico, produzindo desse modo eletricidade. Como outro exemplo, conforme discutido adicionalmente abaixo em relação à Figura 2, o calor gerado por reator de fusão 110 pode ser utilizado diretamente por uma turbina de um motor turbofan ou fanjet de uma aeronave em vez de um combustor.

[0018] O reator de fusão 110 pode ser escalado para ter qualquer saída desejada para qualquer aplicação desejada. Por exemplo, uma modalidade de reator de fusão 110 pode ser aproximadamente de 10 m x 7 m e pode ter uma saída de calor bruto de aproximadamente 100 MW. Em outras modalidades, o reator de fusão 110 pode ser maior ou menor dependendo da aplicação e pode ter um melhor ou menor saída de calor. Por exemplo, o reator de fusão 110 pode ser escalado em tamanho a fim de ter uma saída de calor bruto de mais de 200 MW.

[0019] A Figura 2 ilustra um sistema de aeronave exemplificativo 200 que utiliza um ou mais reatores de fusão 110, de acordo com certas modalidades. O sistema de aeronave 200 inclui um ou mais reatores de fusão 110, um processador de combustível 210, uma ou mais unidades de potência auxiliares (APUs) 220 e um ou mais turbofans 230. Os reatores de fusão 110 abastecem fluido de arrefecimento quente 240 para turbofans 230 (por exemplo, ou diretamente ou através de processador de combustível 210) com o uso de uma ou mais linhas de transferência de calor. Em algumas modalidades, o fluido de arrefecimento quente 240 é FLiBe (isto é, uma mistura de fluoreto de lítio (LiF) e fluoreto de berílio (BeF2)) ou LiPb. Em algumas modalidades, o fluido de arrefecimento quente 240 é adicionalmente abastecido às APUs 220. Uma vez usado por turbofans 240, o fluido de arrefecimento de retorno 250 é alimentado de volta aos reatores de fusão 110 para ser aquecido e usado novamente. Em algumas modalidades, o fluido de arrefecimento de retorno 250 é alimentado diretamente aos reatores de fusão 110. Em algumas modalidades, o fluido de arrefecimento de retorno 250 pode adicionalmente ser abastecido aos reatores de fusão 110 a partir de APUs 220.

[0020] Em geral, o sistema de aeronave 200 utiliza um ou mais reatores de fusão 110 a fim de fornecer calor através de fluido de arrefecimento quente 240 para turbofans 230. Tipicamente, um turbofan utiliza um combustor que queima o combustível para motores a jato a fim de aquecer o ar de admissão, produzindo, desse modo, impulso. Em sistema de aeronave 200, entretanto, os combustores de turbofans 230 têm sido substituídos por trocadores de calor que utilizam o fluido de arrefecimento quente 240 fornecido por um ou mais reatores de fusão 110 a fim de aquecer o ar de admissão. Isso pode fornecer numerosas vantagens sobre típicos turbofans. Por exemplo, permitindo-se que os turbofans 230 operem sem combustores que queimem o combustível para motores a jato, a faixa de aeronave 101 pode ser consideravelmente estendida. Além disso, através de considerável redução ou eliminação da necessidade de combustível para motores a jato, o custo de operação de aeronave 101 pode ser significativamente reduzido.

[0021] As Figuras 3A e 3B ilustram um reator de fusão 110 que pode ser utilizado nas aplicações exemplificativas da Figura 1, de acordo com certas modalidades. Em geral, o reator de fusão 110 é um reator de fusão de cúspide de anel linear encapsulado em que bobinas magnéticas de encapsulação 150 são usadas para impedir que o plasma, que é gerado com o uso de bobinas magnéticas de cúspide internas, se expanda. Em algumas modalidades, o reator de fusão 110 inclui um invólucro 120 com uma linha central 115 que percorre o centro de invólucro 120 conforme mostrado. Em algumas modalidades, o invólucro 120 inclui uma câmara de vácuo e tem um corte transversal conforme discutido abaixo em relação à Figura 7. O reator de fusão 100 inclui bobinas internas 140 (por exemplo, bobinas internas 140a e 140, também conhecidas como bobinas de “cúspide”), bobinas de encapsulação 150, e bobinas espelhadas 160 (por exemplo, bobinas espelhadas 160a e 160b). As bobinas internas 140 são suspensas no interior de invólucro 120 por qualquer meio apropriado e são centralizadas em linha central 115. As bobinas de encapsulação 150 também são centralizadas em linha central 115 e podem ser ou internas ou externas ao invólucro 120. Por exemplo, as bobinas de encapsulação 150 podem ser suspensas no interior de invólucro 120 em algumas modalidades. Em outras modalidades, as bobinas de encapsulação 150 podem ser externas ao invólucro 120 conforme ilustrados nas Figuras 3A e 3B.

[0022] Em geral, o reator de fusão 100 fornece potência através de controle e confinamento de plasma 310 no interior de invólucro 120 para um processo de fusão nuclear. As bobinas internas 140, bobinas de encapsulação 150 e bobinas espelhadas 160 são energizadas para formar campos magnéticos que confinam o plasma 310 em um formato tal como o formato mostrado nas Figuras 3B e 5. Certos gases, tais como gases de deutério e trítio, podem, então, ser reagidos para produzir partículas energéticas que aquecem o plasma 310 e as paredes de invólucro 120. O calor gerado pode, então, ser usado, por exemplo, para potenciar veículos. Por exemplo, um fluido de arrefecimento de metal líquido tal como FLiBe ou LiPb pode transportar o calor a partir das paredes de reator de fusão 110 para motores de uma aeronave. Em algumas modalidades, combustores em motores de turbina a gás podem ser substituídos por trocadores de calor que utilizam o calor gerado a partir do reator de fusão 110. Em algumas modalidades, a potência elétrica também pode ser extraída a partir do reator de fusão 110 através de processos de magneto-hidrodinâmica (MHD).

[0023] O reator de fusão 110 é um dispositivo de fusão de cúspide de anel linear encapsulado. O confinamento de plasma principal é realizado em algumas modalidades por uma cúspide de anel linear central (por exemplo, bobina central 130) com duas cúspides de fuso localizadas axialmente em ambos os lados (por exemplo, bobinas internas 140). Essas regiões de confinamento são, então, encapsuladas (por exemplo, com bobinas de encapsulação 150) no interior de um campo espelhado coaxial fornecido por bobinas espelhadas 160.

[0024] Os campos magnéticos de reator de fusão 110 são fornecidos por bobinas de campo magnético localizadas coaxialmente de tamanhos e correntes variáveis. As perdas de cúspide de anel da região central são mitigadas por recirculação nas cúspides de fuso. Esse fluxo de recirculação é feito estável e compacto pelos campos de encapsulação fornecidos por bobinas de encapsulação 150. As perdas de difusão para fora e as perdas axiais a partir das zonas de confinamento principais são mitigadas por campos espelhados fortes do campo de encapsulação fornecido por bobinas de encapsulação 150. Para funcionar como um dispositivo de produção de energia de fusão, o calor é adicionado ao plasma confinado 310, que faz com que o mesmo sofra reações de fusão e produza calor. Esse calor pode, então, ser armazenado para produzir calor, trabalho e/ou potência elétrica úteis.

[0025] O reator de fusão 110 é um aprimoramento sobre sistemas existentes em parte devido ao fato de que a estabilidade de MHD global pode ser preservada e as perdas através de zonas de confinamento sucessivo estão mais isoladas devido à dispersão de partículas que se movem ao longo de linhas nulas. Esse recurso significa que partículas que se movem ao longo da linha central não são suscetíveis a passar imediatamente fora do sistema, mas levará muitos eventos de dispersão para deixar o sistema. Isso aumenta a vida útil no dispositivo, aumentando a habilidade do reator para produzir potência de fusão útil.

[0026] O reator de fusão 110 tem configurações de campo magnético inovadoras que exibem estabilidade de MHD global, têm um mínimo de perdas de partículas através de linha de campo aberto, usam toda a energia de campo magnético disponível e têm um projeto muito simplificado de engenharia. O uso eficaz de campos magnéticos significa que as modalidades reveladas podem ser uma ordem de magnitude menos do que de sistemas típicos, que reduz amplamente os custos de capital para instalações de potência. Além disso, os custos reduzidos permitem que o conceito seja desenvolvido mais rapidamente assim como cada ciclo de projeto possa ser concluído muito mais rápido do que típicos sistemas. Em geral, as modalidades reveladas têm um projeto mais simples, mais estável, com muito menos riscos físicos do que sistemas existentes.

[0027] O invólucro 120 é qualquer câmara ou dispositivo apropriados para conter uma reação de fusão. Em algumas modalidades, o invólucro 120 é uma câmara de vácuo que é geralmente cilíndrica em formato. Em outras modalidades, o invólucro 120 pode ser de um formato diferente de cilíndrico. Em algumas modalidades, o invólucro 120 tem uma linha central 115 que percorre um eixo geométrico central de invólucro 120 conforme ilustrado. Em algumas modalidades, o invólucro 120 tem uma primeira extremidade 320 e uma segunda extremidade 330 que é oposta à primeira extremidade 320. Em algumas modalidades, o invólucro 120 tem um ponto médio 340 que é substancialmente equidistante entre a primeira extremidade 320 e a segunda extremidade 330. Um corte transversal de uma modalidade particular de invólucro 120 é discutido abaixo em relação à Figura 8.

[0028] Algumas modalidades de reator de fusão 110 podem incluir uma bobina central 130. A bobina central 130 é geralmente localizada próxima ao ponto médio 340 de invólucro 120. Em algumas modalidades, a bobina central 130 é centralizada em linha central 115 e é coaxial às bobinas internas 140. A bobina central 130 pode ser ou interna ou externa ao invólucro 120, pode estar localizada em qualquer posição axial apropriada em relação ao ponto médio 340, pode ter qualquer raio apropriado, pode transportar qualquer corrente apropriada e pode ter qualquer número de ampéres-espira apropriado.

[0029] As bobinas internas 140 são quaisquer bobinas magnéticas apropriadas que são suspensas ou de outra forma posicionadas no interior de invólucro 120. Em algumas modalidades, as bobinas internas 140 são bobinas magnéticas supercondutoras. Em algumas modalidades, as bobinas internas 140 são toroidal em formato conforme mostrado na Figura 3B. Em algumas modalidades, as bobinas internas 140 são centralizadas em linha central 115. Em algumas modalidades, as bobinas internas 140 incluem duas bobinas: uma primeira bobina interna 140a que está localizada entre o ponto médio 340 e a primeira extremidade 320 de invólucro 120, e uma segunda bobina interna 140b que está localizada entre o ponto médio 340 e a segunda extremidade 330 de invólucro 120. As bobinas internas 140, podem estar localizadas em qualquer posição axial apropriada em relação ao ponto médio 340, podem ter qualquer raio apropriado, podem transportar qualquer corrente apropriada e podem ter qualquer número de ampéres-espira apropriado. Uma modalidade particular de uma bobina interna 140 é discutida em mais detalhes abaixo em relação à Figura 7.

[0030] As bobinas de encapsulação 150 são quaisquer bobinas magnéticas apropriadas e geralmente têm maiores diâmetros do que as bobinas internas 140. Em algumas modalidades, as bobinas de encapsulação 150 são centralizadas em linha central 115 e são coaxiais às bobinas internas 140. Em geral, as bobinas de encapsulação 150 encapsulam as bobinas internas 140 e operam para fechar as linhas magnéticas originais de bobinas internas 140 dentro de uma magnetosfera. Fechar essas linhas pode reduzir a extensão de linhas de campo aberto e reduz as perdas através de recirculação. As bobinas de encapsulação 150 também preservam a estabilidade de MHD de reator de fusão 110 mantendo-se uma parede magnética que impede que o plasma 310 se expanda. As bobinas de encapsulação 150 têm qualquer corte transversal apropriado, tal como quadrado ou redondo. Em algumas modalidades, as bobinas de encapsulação 150 são suspensas no interior de invólucro 120. Em outras modalidades, as bobinas de encapsulação 150 podem ser externas ao invólucro 120 conforme ilustrados nas Figuras 3A e 3B. As bobinas de encapsulação 150, podem estar localizadas em qualquer posição axial apropriada em relação ao ponto médio 340, podem ter qualquer raio apropriado, podem transportar qualquer corrente apropriada e podem ter qualquer número de ampéres-espira apropriado.

[0031] O reator de fusão 110 pode incluir qualquer número e disposição de bobinas de encapsulação 150. Em algumas modalidades, as bobinas de encapsulação 150 incluem pelo menos uma bobina de encapsulação 150 posicionada em cada lado de ponto médio 340 de invólucro 120. Por exemplo, o reator de fusão 110 pode incluir duas bobinas de encapsulação 150: uma primeira bobina de encapsulação 150 localizada entre o ponto médio 340 e a primeira extremidade 320 de invólucro 120, e uma segunda bobina de encapsulação 150 localizada entre o ponto médio 340 e a segunda extremidade 330 de invólucro 120. Em algumas modalidades, o reator de fusão 110 inclui um total de duas, quatro, seis, oito ou qualquer outro número par de bobinas de encapsulação 150. Em certas modalidades, o reator de fusão 110 inclui um primeiro conjunto de duas bobinas de encapsulação 150 localizado entre a bobina interna 140a e a primeira extremidade 320 de invólucro 120, e um segundo conjunto de duas bobinas de encapsulação 150 localizado entre a bobina interna 140b e a segunda extremidade 330 de invólucro 120. Embora números de disposições particulares de bobinas de encapsulação 150 foram revelados, qualquer número e disposição apropriados de bobinas de encapsulação 150 podem ser utilizados por reator de fusão 110.

[0032] As bobinas espelhadas 160 são bobinas magnéticas que são geralmente localizadas próximas às extremidades de invólucro 120 (isto é, a primeira extremidade 320 e a segunda extremidade 330). Em algumas modalidades, as bobinas espelhadas 160 são centralizadas em linha central 115 e são coaxiais às bobinas internas 140. Em geral, as bobinas espelhadas 160 servem para diminuir as perdas de cúspides axiais e fazem com que todas as linhas de campo de recirculação satisfaçam uma média mínima β, uma condição que não é satisfeita por outros esquemas de recirculação existentes. Em algumas modalidades, as bobinas espelhadas 160 incluem duas bobinas espelhadas 160: uma primeira bobina espelhada 160a localizada próxima à primeira extremidade 320 de invólucro 120, e uma segunda bobina espelhada 160b localizada próxima à segunda extremidade 330 de invólucro 120. As bobinas espelhadas 160 podem ser ou internas ou externas ao invólucro 120, podem estar localizadas em qualquer posição axial apropriada em relação ao ponto médio 340, podem ter qualquer raio apropriado, podem transportar qualquer corrente apropriada e pode ter qualquer número de ampéres-espira apropriado.

[0033] Em algumas modalidades, as bobinas 130, 140, 150 e 160 são projetadas ou escolhidas de acordo com certas restrições. Por exemplo, as bobinas 130, 140, 150 e 160 podem ser projetadas de acordo com restrições que incluem: altas correntes exigidas (máxima em algumas modalidades de aproximadamente 10 Mega ampéres-espira); operação contínua de regime permanente; projeto de vácuo (protegido de impacto de plasma), formato toroidal, limitar a desgaseificação; materiais compatíveis com 150C de aquecimento; acúmulo térmico; e arrefecimento entre os disparos.

[0034] O reator de fusão 110 pode incluir um ou mais injetores de calor 170. Os injetores de calor 170 são geralmente operáveis para permitir que qualquer calor apropriado seja adicionado ao reator de fusão 110 a fim de aquecer o plasma 310. Em algumas modalidades, por exemplo, os injetores de calor 170 podem ser utilizados para adicionar vigas neutras a fim de aquecer o plasma 310 no interior de reator de fusão 110.

[0035] Em operação, o reator de fusão 110 gera potência de fusão controlando-se o formato de plasma 310 para um processo de fusão nuclear com o uso de pelo menos bobinas internas 140, bobinas de encapsulação 150 e bobinas espelhadas 160. As bobinas internas 140 e as bobinas de encapsulação 150 são energizadas para formar campos magnéticos que confinam o plasma 310 em um formato tal como o formato mostrado nas Figuras 3B e 5. Os gases tais como o deutério e o trítio, podem, então, ser reagidos para produzir partículas energéticas que aquecem o plasma 310 e as paredes de invólucro 120. O calor gerado pode, então, ser usado para a potência. Por exemplo, um fluido de arrefecimento de metal líquido pode transportar calor a partir das paredes do reator para motores de uma aeronave. Em algumas modalidades, a potência elétrica também pode ser extraída a partir do reator de fusão 110 através de MHD.

[0036] A fim de expandir o volume de plasma 310 e criar uma geometria de β mínimo mais favorável, o número de bobinas internas pode ser aumentado para produzir uma cúspide. Em algumas modalidades de reator de fusão 110, a soma de bobinas internas 140, bobina central 130 e bobinas espelhadas 160 é um número ímpar a fim de obter a encapsulação pelo campo “solenoide” externo (isto é, o campo magnético fornecido por bobinas de encapsulação 150). Isso evita fazer um campo de cúspide de anel e, portanto, destruindo a separatriz de encapsulação. As duas bobinas internas 140 e a bobina central 130 com polarizações alternadas fornecem uma cavidade magnética com características de β mínimas no interior da cúspide e volume de plasma de núcleo quasi-esférico. A adição de duas bobinas “espelhadas” axiais (isto é, bobinas espelhadas 160) serve para diminuis as perdas de cúspides axiais e mais importantemente faz as linhas de campo de recirculação satisfazerem a média de β mínima, uma condição que não é satisfeita por outros esquemas de recirculação existentes. Em algumas modalidades, pares adicionais de bobinas internas 140 podem ser adicionados para criar mais volume de plasma na cavidade. Entretanto, tais adições podem aumentar o custo e a complexidade de reator de fusão 110 e podem exigir suportes adicionais para bobinas internas ao plasma 310.

[0037] Nas modalidades ilustradas de reator de fusão 110, somente as bobinas internas 140 estão no interior de plasma 310. Em algumas modalidades, as bobinas internas 140 estão suspensas no interior de invólucro 120 por um ou mais suportes, tal como o suporte 750 ilustrado na Figura 7. Embora os suportes estejam do lado de fora da cavidade de plasma de núcleo central, os mesmos ainda podem experimentar altos fluxos de plasma. Alternativamente, as bobinas internas 140 de algumas modalidades podem ser suscetíveis à levitação, que removeria o risco e a complexidade de ter estruturas de suporte no interior de plasma 310.

[0038] A Figura 4 ilustra uma vista simplificada das bobinas de reator de fusão 110 e sistemas exemplificativos para energizar as bobinas. Nessa modalidade, a geometria de campo é dimensionada para ser o tamanho mínimo necessário para alcançar magnetização de íon adequada com campos que podem ser produzidos por simples tecnologia de ímã. Foi considerado que magnetização de íon adequada é de aproximadamente 5 giro raios de íon em energia iônica média de projeto em relação à largura da zona de recirculação. Na energia de projeto de temperatura de plasma de 100 eV existem 13 saltos de difusão de íon e em total energia de plasma de 20 KeV existem 6,5 saltos de íon. Essa é a mais baixa para manter um campo magnético razoável de 2,2 T nas cúspides e conserva um tamanho de dispositivo modesto.

[0039] Conforme ilustrado na Figura 4, certas modalidades de reator de fusão 110 incluem duas bobinas espelhadas 160: uma primeira bobina espelhada 160a localizada próxima à primeira extremidade 320 do invólucro e uma segunda bobina magnética 160b localizada próxima à segunda extremidade 330 de invólucro 120. Certas modalidades de reator de fusão 110 também incluem uma bobina central 130 que está localizada próxima ao ponto médio 340 de invólucro 120. Certas modalidades de reator de fusão 110 também incluem duas bobinas internas 140: uma primeira bobina interna 140a localizada entre a bobina central 130 e a primeira extremidade 320 de invólucro 120, e uma segunda bobina interna 140b localizada entre a bobina central 130 e a segunda extremidade 330 de invólucro 120. Além disso, certas modalidades de reator de fusão 110 podem incluir duas ou mais bobinas de encapsulação 150. Por exemplo, o reator de fusão 110 pode incluir um primeiro conjunto de duas bobinas de encapsulação 150 localizado entre a primeira bobina interna 140a e a primeira extremidade 320 de invólucro 120, e um segundo conjunto de duas bobinas de encapsulação 150 localizado entre a segunda bobina interna 140b e a segunda extremidade 330 de invólucro 120. Em algumas modalidades, o reator de fusão 110 pode incluir qualquer número par de bobinas de encapsulação 150. Em algumas modalidades, as bobinas de encapsulação 150 podem estar localizadas em qualquer posição apropriada ao longo da linha central 115 diferente do que é ilustrado na Figura 4. E geral, as bobinas de encapsulação 150, assim com as bobinas internas 140 e as bobinas espelhadas 160, podem estar localizadas em qualquer posição apropriada ao longo da linha central 115 a fim de manter os campos magnéticos no formato correto para alcançar o formato desejado de plasma 310.

[0040] Em algumas modalidades, as correntes elétricas são abastecidas às bobinas 130, 140, 150 e 160 conforme ilustrado na Figura 4. Nessa figura, cada bobina foi dividida ao longo da linha central 115 e é representada por um retângulo com ou um “X” ou um “O” em cada extremidade. Um “X” representa a corrente elétrica que está fluindo para o plano do papel, e um “O” representa a corrente elétrica que está fluindo fora do plano do papel. Com o uso dessa nomenclatura, a Figura 4 ilustra como nessa modalidade de reator de fusão 110, as correntes elétricas fluem na mesma direção através das bobinas de encapsulação 150, bobina central 130 e bobinas espelhadas 160 (isto é, para o plano do papel no topo das bobinas), mas fluem na direção oposta através das bobinas internas 140 (isto é, para o plano do papel no fundo das bobinas).

[0041] Em algumas modalidades, a geometria de campo de reator de fusão 110 pode ser sensível às correntes relativas nas bobinas, mas o problema pode ser adequadamente dissociado para permitir o controle. Primeiro, as correntes para pares opostos de bobinas podem ser conduzidas em série para garantir que não exista simetria na direção axial. O campo em algumas modalidades é mais sensível às três bobinas centrais (por exemplo, as bobinas internas 140 e a bobina central 130). Com as correntes de bobina interna 140 fixas, a corrente em bobina central 130 pode ser ajustada para otimizar o formato da cavidade magnética central. Essa região pode ser alterada em um formato de “barra de sino” orientado axialmente mediante o aumento da corrente em bobina central 130 conforme o aumento em fluxo “aperta” a esfera em um formato axial. Alternativamente, a corrente em bobina central 130 pode ser reduzida, resultando em uma cavidade magnética em formato de anel em ponto médio 340. O raio de bobina central 130 também define quão próximo à linha nula de cúspide de anel se aproxima das bobinas internas 140 e pode ser escolhido a fim de ter essa linha nula próxima ao meio do vão entre a bobina central 130 e as bobinas internas 140 para aprimorar o confinamento.

[0042] O raio de bobinas internas 140 serve para definir o equilíbrio da intensidade de campo relativa entre a cúspide de ponto e a cúspide de anel para a cavidade central. Os tamanhos de linha de base podem ser escolhidos de modo que esses valores de campo sejam aproximadamente iguais. Embora fosse favorável reduzir as perdas de cúspide de anel mediante o aumento do fluxo relativo nessa área, uma abordagem equilibrada pode ser mais desejável.

[0043] Em algumas modalidades, o campo magnético não é tão sensível às bobinas espelhadas 160 e as bobinas de encapsulação 150, mas as dimensões do mesmo devem ser escolhidas para alcanças o formato desejado de plasma 310. Em algumas modalidades, são escolhidas bobinas espelhadas 160 que são tão fortes quanto possível sem exigir ímãs mais complexos, e o raio de bobinas espelhadas 160 pode ser escolhido para manter bom acesso ao diagnóstico ao centro de dispositivo. Algumas modalidades podem se beneficiar a partir da contração de bobinas espelhadas 160, alcançando, desse modo, maiores razões de espelho para menos corrente, mas ao preço de acesso reduzido de diagnóstico axial.

[0044] Em geral, as bobinas de encapsulação 150 têm campos magnéticos mais fracos do que outras bobinas no interior de reator de fusão 110. Assim, o posicionamento das bobinas de encapsulação 150 é menos crítico do que de outras bobinas. Em algumas modalidades, as posições de bobinas de encapsulação 150 são definidas de modo que o acesso ininterrupto ao núcleo de dispositivo é mantido para diagnósticos. Em algumas modalidades, um número par de bobinas de encapsulação 150 pode ser escolhido para acomodar suportes para bobinas internas 140. Os diâmetros de bobinas de encapsulação 150 são geralmente maiores do que os de bobinas internas 140, e podem ser todos iguais para facilidade de fabricação e montagem em comum ou em um invólucro cilíndrico 120. Em algumas modalidades, as bobinas de encapsulação 150 podem ser movidas para dentro, para a fronteira de plasma, mas isso pode impactar as características de fabricabilidade e de transferência de calor de reator de fusão 110.

[0045] Em algumas modalidades, o reator de fusão 110 inclui vários sistemas para energizar a bobina central 130, as bobinas internas 140, as bobinas de encapsulação 150 e as bobinas espelhadas 160. Por exemplo, um sistema de bobina central 410, um sistema de bobina de encapsulação 420, um sistema de bobina espelhada 430 e um sistema de bobina interna 440 podem ser utilizados em algumas modalidades. Os sistemas de bobina 410 a 440 e as bobinas 130 a 160 podem ser acoplados conforme ilustrado na Figura 4. Os sistemas de bobina 410 a 440 podem ser qualquer sistema apropriado para conduzir qualquer quantidade apropriada de correntes elétricas através de bobinas 130 a 160. O sistema de bobina central 410 pode ser utilizado para conduzir a bobina central 130, o sistema de bobina de encapsulação 420 pode ser utilizado para conduzir as bobinas de encapsulação 150, o sistema de bobina espelhada 430 pode ser utilizado para conduzir as bobinas espelhadas 160 e o sistema de bobina interna 440 pode ser utilizado para conduzir as bobinas internas 140. Em outras modalidades, mais ou menos sistemas de bobina podem ser utilizados além dos ilustrados na Figura 4. Em geral, os sistemas de bobina 410 a 440 podem incluir quaisquer fontes de potência apropriadas tais como bancos de baterias.

[0046] A Figura 5 ilustra o plasma 310 no interior do invólucro 120 que é formatado e confinado por bobina central 130, bobinas internas 140, bobinas de encapsulação 150 e bobinas espelhadas 160. Conforme ilustrado, um campo espelhado externo é fornecido por bobinas espelhadas 160. O fluxo de cúspide de anel é contido dentro do espelho. Uma bainha magnetizada aprisionada 510 que é fornecida por bobinas de encapsulação 150 impede o descolamento de plasma 310. A bainha magnetizada aprisionada 510 é uma parede magnética que faz com que o plasma 310 recircule e impeça que o plasma 310 se expanda para fora. O fluxo de recirculação é, assim, forçado a ficar em um campo magnético mais forte. Isso fornece estabilidade completa em uma geometria cilíndrica compacta e eficaz. Além disso, as únicas perdas de plasma que sai do reator de fusão 110 são em duas pequenas cúspides de ponto nas extremidades de reator de fusão 110 ao longo da linha central 115. Isso é um aprimoramento sobre típicos projetos em que o plasma desprende e sai em outras localizações.

[0047] As perdas de certas modalidades de reator de fusão 110 também são ilustradas na Figura 5. Conforme mencionado acima, as únicas perdas de plasma que sai do reator de fusão 110 são em duas pequenas cúspides de ponto nas extremidades de reator de fusão 110 ao longo da linha central 115. Outras perdas podem incluir perdas de difusão devido às bobinas internas 140 e perdas de cúspides axiais. Além disso, em modalidades em que as bobinas internas 140 são suspensas no interior do invólucro 120 com um ou mais suportes (por exemplo, “caules”), o reator de fusão 110 pode incluir perdas de cúspides de anel devido aos suportes.

[0048] Em algumas modalidades, as bobinas internas 140 podem ser projetadas de tal maneira a reduzir as perdas de difusão. Por exemplo, certas modalidades de reator de fusão 110 podem incluir bobinas internas 140 que são configuradas para estar em conformidade com o formato do campo magnético. Isso pode permitir que o plasma 310, que segue as linhas de campo magnético, evite tocar as bobinas internas 140, reduzindo ou eliminando, desse modo, as perdas. Uma modalidade exemplificativa de bobinas internas 140 que ilustra uma forma em conformidade é discutida abaixo em referência à Figura 7.

[0049] A Figura 6 ilustra um campo magnético de certas modalidades de reator de fusão 110. Em geral, o reator de fusão 110 é projetado para ter uma cavidade magnética central que é desejada para alta operação Beta e para alcançar densidades mais altas de plasma. Conforme ilustrado na Figura 6, o campo magnético pode incluir três cavidades magnéticas. A cavidade magnética central pode se expandir com alto Beta, e a fusão ocorre em todas as três cavidades magnéticas. Outro recurso desejado é a supressão de perdas de cúspides de anel. Conforme ilustrado na Figura 6, as cúspides de anel se conectam uma com a outra e recirculam. Além disso, a boa estabilidade de MHD é desejada em todas as regiões. Conforme ilustrado na Figura 6, somente duas penetrações de campo são necessárias e o intercâmbio de MHD é satisfeito em todos os lugares.

[0050] Em algumas modalidades, os campos magnéticos podem ser alterados sem qualquer deslocamento das bobinas reduzindo-se as correntes, através da criação de, por exemplo, cúspides mais fracas e mudando o equilíbrio entre as cúspides de anel e de ponto. A polaridade das correntes também pode ser revertida para produzir um campo do tipo espelhado e até mesmo um espelho encapsulado. Além disso, as localizações físicas das bobinas podem ser alteradas.

[0051] A Figura 7 ilustra uma modalidade exemplificativa de uma bobina interna 140 de reator de fusão 110. Nessa modalidade, a bobina interna 140 inclui enrolamentos de bobina 710, blindagem interna 720, camada 730 e blindagem externa 740. Em algumas modalidades, a bobina interna 140 pode estar suspensa no interior de invólucro 120 com um ou mais suportes 750. Os enrolamentos de bobina 710 podem ter uma largura 715 e podem ser cobertos em um todo ou em parte por blindagem interna 720. A blindagem interna 720 pode ter uma espessura 725 e pode ser coberta em um todo ou em parte por camada 730. A camada 730 pode ter uma espessura 735 e pode ser coberta em um todo ou em parte por blindagem externa 740. A blindagem externa pode ter uma espessura 745 e pode ter um formato que está em conformidade com o campo magnético no interior de invólucro 120. Em algumas modalidades, a bobina interna 140 pode ter um diâmetro total de aproximadamente 1,04 m.

[0052] Os enrolamentos de bobina 710 formam uma bobina supercondutora e transportam uma corrente elétrica que é tipicamente em uma direção oposta das bobinas de encapsulação 150, bobina central 130 e bobinas espelhadas 160. Em algumas modalidades, a largura 715 de enrolamento de bobinas é aproximadamente de 20 cm. Os enrolamentos de bobina 710 podem ser circundados por blindagem interna 720. A blindagem interna 720 fornece um suporte estrutural, reduz o fluxo de nêutron residual e blindagens contra raios gama devido às impurezas. A blindagem interna 720 pode ser produzida de Tungstênio ou qualquer outro material que tenha a capacidade de bloquear nêutrons e raios gama. Em algumas modalidades, a espessura 725 de blindagem interna 720 é aproximadamente de 11,5 cm.

[0053] Em algumas modalidades, a blindagem interna 720 é circundada por camada 730. A camada 730 pode ser produzida de lítio (por exemplo, lítio- 6) e pode ter espessura 735 de aproximadamente 5 mm. A camada 730 pode ser circundada por blindagem externa 740. A blindagem externa 740 pode ser produzida de FLiBe e pode ter espessura 745 de aproximadamente 30 cm. Em algumas modalidades, a blindagem externa pode estar em conformidade com os campos magnéticos no interior de invólucro 120 a fim de reduzir as perdas. Por exemplo, a blindagem externa 740 pode formar um toroide.

[0054] A Figura 8 ilustra uma vista em recorte de invólucro 120 de certas modalidades de reator de fusão 110. Em algumas modalidades, o invólucro 120 inclui uma ou mais porções de cobertor interno 810, um cobertor externo 820 e uma ou mais camadas 730 descritas acima. Na modalidade ilustrada, o invólucro 120 inclui três porções de cobertor 810 que são separados por três camadas 730. Outras modalidades podem ter inúmeras configurações de porções de cobertor interno 810, camadas 730 e cobertor externo 820. Em algumas modalidades, o invólucro 120 pode ter uma espessura total 125 de aproximadamente 80 cm em muitas localizações. Em outras modalidades, o invólucro 120 pode ter uma espessura total 125 de aproximadamente 1,50 m em muitas localizações. Entretanto, a espessura 125 pode variar até o comprimento de invólucro 120 dependendo do formato do campo magnético no interior de invólucro 120 (isto é, o formato interno do invólucro 120 pode estar em conformidade com o campo magnético conforme ilustrado na Figura 3b e, assim, pode não ser uma espessura uniforme 125).

[0055] Em algumas modalidades, porções de cobertor interno 810 têm uma espessura combinada 815 de aproximadamente 70 cm. Em outras modalidades, as porções de cobertor interno 810 têm uma espessura combinada 815 de aproximadamente 126 cm. Em algumas modalidades, as porções de cobertor interno são produzidas de materiais tais como Be, FLiBe e similares.

[0056] O cobertor externo 820 é qualquer material de baixa ativação que não tenda a se tornar radioativo sob irradiação. Por exemplo, o cobertor externo 820 poder ser ferro ou aço. Em algumas modalidades, o cobertor externo 820 pode ter uma espessura 825 de aproximadamente 10 cm.

[0057] A Figura 9 ilustra um sistema de computador exemplificativo 900. Em modalidades particulares, um ou mais sistemas de computador 900 são utilizados por reator de fusão 110 para quaisquer aspectos que exijam controle computadorizado. As modalidades particulares incluem uma ou mais porções de um ou mais sistemas de computador 900. No presente documento, a referência a um sistema de computador pode englobar um dispositivo de computação, e vice-versa, onde apropriado. Além disso, a referência a um sistema de computador pode englobar um ou mais sistemas de computador, onde apropriado.

[0058] Essa revelação contempla inúmeros sistemas de computador adequado 900. Essa revelação contempla o sistema de computador 900 tomando qualquer forma física adequada. Como exemplo e não como uma forma de limitação, o sistema de computador 900 pode ser um sistema de computador embutido, um sistema em chip (SOC), um sistema de computador de placa única (SBC) (tal como, por exemplo, um computador em módulo (COM) ou sistema em módulo (SOM)), um sistema de computador desktop, um sistema de computador de laptop e notebook, um quiosque interativo, um mainframe, uma malha de sistemas de computador, um telefone móvel, um assistente digital pessoal (PDA), um servidor, um sistema de computador de computador do tipo tablet ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos. onde apropriado, o sistema de computador 900 pode incluir um ou mais sistemas de computador 900; ser unitário ou distribuído; abranger múltiplas localizações; abranger múltiplas máquinas; abranger múltiplos centros de dados; ou residir em uma nuvem, que pode incluir um ou mais componentes de nuvem em uma ou mais redes. onde apropriado, um ou mais sistemas de computador 900 podem realizar sem substancial limitação espacial ou temporal uma ou mais etapas de um ou mais métodos descritos ou ilustrados no presente documento. Como um exemplo e não como uma forma de limitação, um ou mais sistemas de computador 900 podem realizar em tempo real ou em modo de lote uma ou mais etapas de um ou mais métodos descritos ou ilustrados no presente documento um ou mais sistemas de computador 900 podem realizar em diferentes momentos ou em diferentes localizações uma ou mais etapas de um ou mais métodos descritos ou ilustrados no presente documento, onde apropriado.

[0059] Em modalidades particulares, o sistema de computador 900 inclui um processador 902, memória 904, armazenamento 906, uma interface de entrada/saída (I/O) 908, uma interface de comunicação 910 e um e um barramento 912. Embora essa revelação descreva e ilustre um sistema de computador particular que tem um número particular de componentes particulares em uma disposição particular, essa revelação contempla qualquer sistema de computador adequado que tenha qualquer número adequado de quaisquer componentes adequados em qualquer disposição adequada.

[0060] Em modalidades particulares, o processador 902 inclui o hardware para executar instruções, tais como as que constituem um programa de computador. Como um exemplo e não como uma forma de limitação, para executar as instruções, o processador 902 pode recuperar (ou buscar) as instruções a partir de um registro interno, um cache interno, memória 904 ou armazenamento 906; decodificar e executar as mesmas; e, então, anotar um ou mais resultados a um registro interno, um cache interno, memória 904 ou armazenamento 906. Em modalidades particulares, o processador 902 pode incluir um ou mais caches internos para dados, instruções ou endereços. Essa revelação contempla o processador 902 que inclui qualquer número adequado de quaisquer caches internos adequados, onde apropriado. Como um exemplo e não como uma forma de limitação, o processador 902 pode incluir um ou mais caches de instruções, um ou mais caches de dados e um ou mais buffers laterais de tradução (TLBs). As instruções nos caches de instruções podem ser cópias de instruções em memória 904 ou armazenamento 906, e os caches de instruções podem acelerar a recuperação de tais instruções por processador 902. Os dados nos caches de dados podem ser cópias de dados em memória 904 ou armazenamento 906 para instruções que executam em processador 902 operar; os resultados de instruções anteriores executadas em processador 902 para acesso por instruções subsequentes que executam em processador 902 ou para anotar à memória 904 ou armazenamento 906; ou outros dados adequados. Os caches de dados podem acelerar as operações de leitura ou de anotação por processador 902. Os TLBs podem acelerar a tradução de endereços virtuais para o processador 902. Em modalidades particulares, o processador 902 pode incluir um ou mais registros internos para dados, instruções ou endereços. Essa revelação contempla o processador 902 que inclui qualquer número adequado de quaisquer registros internos adequados, onde apropriado. Onde apropriado, o processador 902 pode incluir um ou mais unidades de lógica aritmética (ALUs); ser um processador de múltiplos núcleos; ou incluir um ou mais processadores 902. Embora essa revelação descreva e ilustre um processador em particular, essa revelação contempla qualquer processador adequado.

[0061] Em modalidades particulares, a memória 904 inclui uma memória principal para armazenar instruções para o processador 902 executar ou dados para o processador 902 operar. Como um exemplo e não como uma forma de limitação, o sistema de computador 900 pode carregar instruções a partir do armazenamento 906 ou outra fonte (tal como, por exemplo, outro sistema de computador 900) para a memória 904. O processador 902 pode, então, carregar as instruções a partir da memória 904 para um registro interno ou cache interno. Para executar as instruções, o processador 902 pode recuperar as instruções a partir do registro interno ou cache interno e decodificar as mesmas. Durante ou após a execução das instruções, o processador 902 pode anotar um ou mais resultados (o que pode ser resultados intermediários ou finais) para o registro interno ou cache interno. O processador 902 pode, então, anotar um ou mais dos resultados à memória 904. Em modalidades particulares, o processador 902 executa apenas instruções em um ou mais registros internos ou caches internos ou em memória 904 (em oposição ao armazenamento 906 ou outro lugar) e opera somente em dados em um ou mais registros internos ou caches internos ou em memória 904 (em oposição ao armazenamento 906 ou outro lugar). Um ou mais barramentos de memória (que pode cada um incluir um barramento de endereço e um barramento de memória) pode acoplar o processador 902 à memória 904. O barramento 912 pode incluir um ou mais barramentos de memória, conforme descrito abaixo. Em modalidades particulares, um ou mais unidades de gerenciamento de memória (MMUs) residem entre o processador 902 e a memória 904 e facilitam os acessos à memória 904 exigidos por processador 902. Em modalidades particulares, a memória 904 inclui a memória de acesso aleatória (RAM). Essa RAM pode ser a memória volátil, onde apropriado. Onde apropriado, essa RAM pode ser a RAM dinâmica (DRAM) ou a RAM estática (SRAM). Além disso, onde apropriado, essa RAM pode ser RAM de porta única ou de múltiplas portas. Essa revelação contempla qualquer RAM adequada. A memória 904 pode incluir uma ou mais memórias 904, onde apropriado. Embora essa revelação descreva e ilustre uma memória em particular, essa revelação contempla qualquer memória adequada.

[0062] Em modalidades particulares, o armazenamento 906 inclui armazenamento em massa para dados ou instruções. Como um exemplo e não como forma de limitação, o armazenamento 906 pode incluir uma unidade de disco rígido (HDD), uma unidade de disco flexível, uma memória flash, um disco óptico, um disco magneto-óptico, fita magnética, ou uma unidade de barramento Serial Universal (USB) ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos. O armazenamento 906 pode incluir mídia removível ou não removível (ou fixa), onde apropriado. O armazenamento 906 pode ser interno ou externo ao sistema de computador 900, onde apropriado. Em modalidades particulares, o armazenamento 906 é a memória em estado sólido, não volátil. Em modalidades particulares, o armazenamento 906 inclui uma memória de somente leitura (ROM). Onde apropriado, essa ROM poder ser a ROM programada em máscara (PROM), PROM apagável (EPROM), PROM eletricamente apagável (EEPROM), ROM eletricamente alterável (EAROM), ou a memória flash ou uma combinação de duas ou mais das mesmas. Essa revelação contempla o armazenamento em massa 906 tomando qualquer forma física adequada. O armazenamento 906 pode incluir uma ou mais unidades de controle de armazenamento que facilitam a comunicação entre o processador 902 e o armazenamento 906, onde apropriado. Onde apropriado, o armazenamento 906 pode incluir um ou mais armazenamentos 906. Embora essa revelação descreva e ilustre um armazenamento em particular, essa revelação contempla qualquer armazenamento adequado.

[0063] Em modalidades particulares, a interface de I/O 908 inclui o hardware, software, ou ambos, que fornecem uma ou mais interfaces para comunicação entre o sistema de computador 900 e um ou mais dispositivos de I/O. O sistema de computador 900 pode incluir um ou mais desses dispositivos de I/O, onde apropriado. Um ou mais desses dispositivos de I/O podem permitir a comunicação entre uma pessoa e o sistema de computador 900. Como um exemplo e não como uma forma de limitação, um dispositivo de I/O pode incluir um teclado, um bloco de teclas, um microfone, um monitor, um mouse, uma impressora, um scanner, um alto-falante, uma câmera fotográfica, uma caneta, um computador do tipo tablet, uma tela sensível ao toque, um trackball, uma câmera de vídeo, outro dispositivo de I/O adequado ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos. Um dispositivo de I/O pode incluir um ou mais sensores. Essa revelação contemplar quaisquer dispositivos de I/O adequados e quaisquer interfaces de I/O adequadas 908 para os mesmos. Onde apropriado, a interface de I/O 908 pode incluir um ou mais acionadores de dispositivo ou software que permitem que o processador 902 acione um ou mais desses dispositivos de I/O. A interface de I/O 908 pode incluir uma ou mais interfaces de I/O, onde apropriado. Embora essa revelação descreva e ilustre uma interface de I/O em particular, essa revelação contempla qualquer interface de I/O adequada.

[0064] Em modalidades particulares, a interface de comunicação 910 inclui hardware, software, ou ambos que fornecem uma ou mais interfaces para comunicação (tal como, por exemplo, comunicação com base em pacote) entre o sistema de computador 900 e um ou mais sistemas de computador 900 ou uma ou mais redes. Como um exemplo e não como forma de limitação, a interface de comunicação 910 pode incluir um controlador de interface de rede (NIC) ou adaptador de rede para comunicação com uma Ethernet ou outra rede com base em fio ou uma NIC sem fio (WNIC) ou adaptador sem fio para comunicação com uma rede sem fio, tal como uma rede Wi-Fi. Essa revelação contempla qualquer rede adequada e qualquer interface de comunicação adequada 910 para a mesma. Como um exemplo e não como uma forma de limitação, o sistema de computador 900 pode se comunicar com uma rede ad hoc, uma rede pessoal (PAN), uma rede local (LAN), uma rede de longa distância (WAN), uma rede metropolitana (MAN), ou uma ou mais porções da Internet ou uma combinação de duas ou mais das mesmas. Uma ou mais porções de uma ou mais dessas redes podem ser com fio ou sem fio. Como um exemplo, o sistema de computador 900 pode se comunicar com uma PAN sem fio (WPAN) (tal como, por exemplo, uma WPAN por BLUETOOTH), uma rede Wi-Fi, uma rede WI-MAX, uma rede de telefone celular (tal como, por exemplo, uma rede de Sistema Global para Comunicações Móveis (GSM)), ou outra rede sem fio adequada ou uma combinação de duas ou mais das mesmas. O sistema de computador 900 pode incluir qualquer interface de comunicação adequada 910 para qualquer dessas redes, onde apropriadas. A interface de comunicação 910 pode incluir uma ou mais interfaces de comunicação, onde apropriado. Embora essa revelação descreva e ilustre uma interface de comunicação em particular, essa revelação contempla qualquer interface de comunicação adequada.

[0065] Em modalidades particulares, o barramento 912 inclui hardware, software, ou ambos que acopla componentes de sistema de computador 900 uns aos outros. Como um exemplo e não como uma forma de limitação, o barramento 912 pode incluir uma Porta Gráfica Acelerada (AGP) ou outro barramento de gráfico, um barramento de Arquitetura Padrão de Indústria Avançada (EISA), um barramento de lado frontal (FSB), uma interconexão de HYPERTRANSPORT (HT), um barramento de Arquitetura Padrão de Indústria (ISA), uma interconexão de INFINIBAND, um barramento de pinagem reduzida (LPC), um barramento de memória, um barramento de Arquitetura de Micro Canal (MCA), um barramento de Interconexão de Componente Periférico (PCI), um barramento de PCI Expresso (PCIe), um barramento de acessório de tecnologia avançada serial (SATA), um barramento local de Associação de Padrão de vídeo eletrônicos (VLB), ou outro barramento adequado ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos. O barramento 912 pode incluir um ou mais barramentos 912, onde apropriado. Embora essa revelação descreva e ilustre um barramento em particular, essa revelação contempla qualquer barramento ou interconexão adequado.

[0066] No presente documento, uma mídia ou meio de armazenamento não transitório legível por computador pode incluir um ou mais outros circuitos integrados ou com base em semicondutor (ICs) (tal como, por exemplo, matrizes de porta programáveis em campo (FPGAs) ou ICs de aplicação específica(ASICs)), unidades de disco rígido (HDDs), unidades de disco rígido híbrido (HHDs), discos ópticos, unidades de disco óptico (ODDs), discos magneto-óptico, unidades magneto-óptico, disquetes flexíveis, unidades de disco flexível(FDDs), fitas magnéticas, unidades de estado sólido (SSDs), unidade de RAM, unidades ou cartões de SEGURANÇA DIGITAL, qualquer outra mídia de armazenamento não transitório legível por computador adequada, ou qualquer combinação de duas ou mais das mesmas, onde apropriado. Um meio de armazenamento não transitório legível por computador pode ser volátil, não volátil ou uma combinação de volátil e não volátil, onde apropriado.

[0067] No presente documento, “ou” é inclusivo e não exclusivo, a menos que expressamente indicado de outra forma ou indicado de outra forma por contexto. Portanto, no presente documento, “A ou B” significa “A, B, ou ambos”, a menos que expressamente indicado de outra forma ou indicado de outra forma por contexto. Além disso, “e” é tanto junto quanto diversos, a menos que expressamente indicado de outra forma ou indicado de outra forma por contexto. Portanto, no presente documento, “A e B” significa “A e B, em conjunto ou isoladamente” a menos que expressamente indicado de outra forma ou indicado de outra forma por contexto.

[0068] O escopo da presente revelação engloba todas as mudanças, substituições, variações, alterações e modificações às modalidades exemplificativas descritas ou ilustradas no presente documento que uma pessoa versada na técnica compreenderia. O escopo da presente revelação não é limitado às modalidades exemplificativas descritas ou ilustradas no presente documento. Além disso, embora essa revelação descreva e ilustre respectivas modalidades no presente documento que inclui componentes, elementos, funções, operações ou etapas particulares, quaisquer dessas modalidades podem incluir qualquer combinação ou permutação de quaisquer dos componentes, elementos, funções, operações ou etapas descritas ou ilustradas em qualquer lugar no presente documento que uma pessoa versada na técnica compreenderia. Além disso, a referência nas reivindicações anexas para um aparelho ou sistema ou um componente de um aparelho ou sistema que é adaptado a, disposto a, tem a capacidade de, configurado para, que permite que, operável para, ou operativo para realizar uma função particular que engloba o aparelho, sistema, componente, se é ou não ou que a função particular é ativada, ligada, ou desbloqueada, enquanto que o aparelho, sistema, ou componente é também adaptado, disposto, tem a capacidade de, configurado, que permite que, operável ou operativo.

Claims (20)

1. Sistema (110) caracterizado pelo fato de que compreende: um invólucro (120) que compreende: uma primeira extremidade (320) e uma segunda extremidade (330) que é oposta à primeira extremidade (320); e um ponto médio (340) que é substancialmente equidistante entre a primeira e a segunda extremidades (320; 330) do invólucro (120); duas bobinas magnéticas internas suspensas dentro do interior do invólucro (120) e coaxiais a um eixo central do invólucro (120), em que cada uma das duas bobinas magnéticas internas (140) tem um formato toroidal, sendo que as duas bobinas magnéticas internas (140) compreendem: uma primeira bobina magnética interna localizada entre o ponto médio (340) e a primeira extremidade (320) do invólucro (120); e uma segunda bobina magnética interna localizada entre o ponto médio (340) e a segunda extremidade (330) do invólucro (120); uma pluralidade de bobinas magnéticas de encapsulação (150) coaxiais a um eixo central do invólucro (120), em que as bobinas magnéticas de encapsulação (150) têm um diâmetro maior do que as bobinas magnéticas internas (140), sendo que a pluralidade de bobinas magnéticas de encapsulação (150) compreende: pelo menos duas primeiras bobinas magnéticas de encapsulação (150) localizadas entre o ponto médio (340) e a primeira extremidade (320) do invólucro (120); e pelo menos duas segundas bobinas magnéticas de encapsulação (150) localizadas entre o ponto médio (340) e a segunda extremidade (330) do invólucro (120); uma bobina magnética central (130) coaxial ao eixo central do invólucro (120) e localizada próximo ao ponto médio (340) do invólucro (120); e duas bobinas magnéticas espelhadas (160a; 160b) coaxiais ao eixo central do invólucro (120) e que compreendem: uma primeira bobina magnética espelhada (160a) localizada próximo à primeira extremidade (320) do invólucro (120); e uma segunda bobina magnética espelhada (160b) localizada próximo à segunda extremidade (330) do invólucro (120); um ou mais sistemas de bobina configurados para alimentar as bobinas magnéticas com correntes elétricas, para formar campos magnéticos para confinar o plasma no interior de uma costura magnetizada no invólucro, em que a costura magnetizada e o plasma confinado dentro da costura magnetizada circundam cada uma das duas bobinas magnéticas internas (140); em que a bobina magnética central é disposta no lado de fora do interior do invólucro (120).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o um ou mais sistemas de bobina compreendem: um sistema de bobina central (410) configurado para alimentar primeiras correntes elétricas fluindo em uma primeira direção através da bobina magnética central; um sistema de bobina interna (440) configurado para alimentar segundas correntes elétricas fluindo em uma segunda direção através de cada uma das duas bobinas magnéticas internas; um sistema de bobina de encapsulação (420) configurado para alimentar terceiras correntes elétricas fluindo em uma primeira direção através de cada uma da pluralidade de bobinas magnéticas de encapsulação; e um sistema de bobina espelhada (430) configurado para alimentar quartas correntes elétricas fluindo em uma primeira direção através de cada uma das duas bobinas magnéticas espelhadas.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o invólucro compreende um cobertor externo e um cobertor interno, em que o cobertor externo compreende aço ou ferro e o cobertor interno compreende berílio ou uma mistura de fluoreto de lítio (LiF) e fluoreto de berílio (BeF2)(FLiBe).

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das duas bobinas magnéticas internas compreende: um núcleo que compreende uma pluralidade de enrolamentos de bobina (710); uma blindagem interna (720) que circunda o núcleo; uma camada protetora que circunda a blindagem interna (720); e uma blindagem externa (740) que circunda a camada protetora.

5. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um invólucro que compreende: uma primeira extremidade e uma segunda extremidade que é oposta à primeira extremidade; e um ponto médio que é substancialmente equidistante entre a primeira e a segunda extremidades do invólucro; duas bobinas magnéticas internas suspensas dentro do interior do invólucro, sendo que cada bobina magnética interna é posicionada em um lado oposto ao ponto médio do invólucro da outra bobina magnética interna; uma ou mais bobinas magnéticas de encapsulação posicionadas em cada lado do ponto médio do invólucro, em que cada bobina magnética de encapsulação é coaxial às bobinas magnéticas internas; uma bobina magnética central coaxial ao eixo central do invólucro e localizado próximo ao ponto médio do invólucro; duas bobinas magnéticas espelhadas coaxiais às bobinas magnéticas internas, sendo que cada bobina magnética espelhada é posicionada em um lado oposto ao ponto médio do invólucro da outra bobina magnética espelhada; e um ou mais sistemas de bobina configurados para alimentar as bobinas magnéticas com correntes elétricas, para formar campos magnéticos para confinar o plasma no interior de uma costura magnetizada no invólucro, em que a costura magnetizada e o plasma confinado dentro da costura magnetizada circundam cada uma das duas bobinas magnéticas internas; em que a bobina magnética central é disposta no lado de fora do interior do invólucro.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma bobina magnética central localizada próximo ao ponto médio do invólucro, sendo que a bobina magnética central é coaxial às bobinas magnéticas internas.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que: as duas bobinas magnéticas internas compreendem: uma primeira bobina magnética interna localizada entre a bobina magnética central e a primeira extremidade do invólucro; e uma segunda bobina magnética interna localizada entre a bobina magnética central e a segunda extremidade do invólucro; a uma ou mais bobinas magnéticas de encapsulação posicionadas em cada lado do ponto médio do invólucro compreendem: um primeiro conjunto de duas bobinas magnéticas de encapsulação localizadas entre a primeira bobina magnética interna e a primeira extremidade do invólucro; e um segundo conjunto de duas bobinas magnéticas de encapsulação localizadas entre a segunda bobina magnética interna e a segunda extremidade do invólucro; e as duas bobinas magnéticas espelhadas compreendem: uma primeira bobina magnética espelhada localizada próximo à primeira extremidade do invólucro; e uma segunda bobina magnética espelhada localizada próximo à segunda extremidade do invólucro.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o invólucro compreende um cobertor externo e um cobertor interno, em que o cobertor externo compreende aço ou ferro e o cobertor interno compreende berílio ou uma mistura de fluoreto de lítio (LiF) e fluoreto de berílio (BeF2)(FLiBe).

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada uma das duas bobinas magnéticas internas compreende: um núcleo que compreende uma pluralidade de enrolamentos de bobina (710); uma blindagem interna (720) que circunda o núcleo; uma camada protetora que circunda a blindagem interna (720); e uma blindagem externa (740) que circunda a camada protetora.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o um ou mais sistemas de bobinas compreendem: um sistema de bobina central (410) configurado para alimentar primeiras correntes elétricas fluindo em uma primeira direção através da bobina magnética central; um sistema de bobina interna (440) configurado para alimentar segundas correntes elétricas fluindo em uma segunda direção através de cada uma das duas bobinas magnéticas internas; um sistema de bobina de encapsulação (420) configurado para alimentar terceiras correntes elétricas fluindo em uma primeira direção através de cada uma da pluralidade de bobinas magnéticas de encapsulação; e um sistema de bobina espelhada (430) configurado para alimentar quartas correntes elétricas fluindo em uma primeira direção através de cada uma das duas bobinas magnéticas espelhadas.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as bobinas magnéticas de encapsulação são externas ao invólucro.

12. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende: duas bobinas magnéticas internas suspensas dentro do interior de um invólucro; uma bobina magnética central coaxial às duas bobinas magnéticas internas e localizada próximo a um ponto médio do invólucro; uma pluralidade de bobinas magnéticas de encapsulação coaxiais às bobinas magnéticas internas, em que as bobinas magnéticas de encapsulação configuradas para melhorar a estabilidade magneto-hidrodinâmica (MHD) do reator de fusão mantendo-se uma costura magnetizada que confina o plasma no interior do invólucro, em que a costura magnetizada e o plasma confinado no interior da costura magnetizada circundam cada uma das duas bobinas magnéticas internas; e duas bobinas magnéticas espelhadas coaxiais às bobinas magnéticas internas; em que a bobina magnética central é disposta no lado de fora do interior do invólucro.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o um ou mais sistemas de bobinas compreendem: um sistema de bobina central (410) configurado para alimentar primeiras correntes elétricas fluindo em uma primeira direção através da bobina magnética central; um sistema de bobina interna (440) configurado para alimentar segundas correntes elétricas fluindo em uma segunda direção através de cada uma das duas bobinas magnéticas internas; um sistema de bobina de encapsulação (420) configurado para alimentar terceiras correntes elétricas fluindo em uma primeira direção através de cada uma da pluralidade de bobinas magnéticas de encapsulação; e um sistema de bobina espelhada (430) configurado para alimentar quartas correntes elétricas fluindo em uma primeira direção através de cada uma das duas bobinas magnéticas espelhadas.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a bobina magnética central e as bobinas magnéticas de encapsulação são externas ao invólucro.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que: o invólucro compreende uma primeira extremidade e uma segunda extremidade que é oposta à primeira extremidade; as duas bobinas magnéticas internas suspensas no interior do invólucro compreendem: uma primeira bobina magnética interna localizada entre a bobina magnética central e a primeira extremidade do invólucro; e uma segunda bobina magnética interna localizada entre a bobina magnética central e a segunda extremidade do invólucro; a pluralidade de bobinas magnéticas de encapsulação compreende: um primeiro conjunto de duas bobinas magnéticas de encapsulação localizadas entre a primeira bobina magnética interna e a primeira extremidade do invólucro; e um segundo conjunto de duas bobinas magnéticas de encapsulação localizadas entre a segunda bobina magnética interna e a segunda extremidade do invólucro; e as duas bobinas magnéticas espelhadas compreendem: uma primeira bobina magnética espelhada localizada próximo à primeira extremidade do invólucro; e uma segunda bobina magnética espelhada localizada próximo à segunda extremidade do invólucro.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o invólucro compreende um cobertor externo e um cobertor interno, em que o cobertor externo compreende aço ou ferro e o cobertor interno compreende berílio ou uma mistura de fluoreto de lítio (LiF) e fluoreto de berílio (BeF2)(FLiBe).

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que cada uma das duas bobinas magnéticas internas compreende: um núcleo que compreende uma pluralidade de enrolamentos de bobina (710); uma blindagem interna (720) que circunda o núcleo; uma camada protetora que circunda a blindagem interna (720); e uma blindagem externa (740) que circunda a camada protetora.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das duas bobinas magnéticas internas compreende pelo menos uma primeira blindagem em torno da bobina magnética interna e cada uma das duas bobinas magnéticas internas é suspensa no interior do invólucro por pelo menos um suporte (750).

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada uma das duas bobinas magnéticas internas compreende pelo menos uma primeira blindagem em torno da bobina magnética interna e cada uma das duas bobinas magnéticas internas é suspensa no interior do invólucro por pelo menos uma haste de suporte.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que cada uma das duas bobinas magnéticas internas compreende pelo menos uma primeira blindagem em torno da bobina magnética interna e cada uma das duas bobinas magnéticas internas é suspensa no interior do invólucro por pelo menos uma haste de suporte.

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