DE102009004068A1

DE102009004068A1 - Fusionsreaktor mit Petawatt Laser

Info

Publication number: DE102009004068A1
Application number: DE102009004068A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Prof. Dr. Dr. Hora; George H. Prof. Dr. Champaign Miley
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-01
Filing date: 2009-01-01
Publication date: 2010-07-08
Also published as: DE102009037640A1

Abstract

Der Reaktor zur Energiegewinnung mittels Kernfusion durch einseitige Lasereinwirkung auf Brennstoff nach Offenlegungsschrift DE 10208515 A1 wird erfindungsgemäß eingeschränkt zur Sicherstellung geeigneter Arbeitsbedingungen.

Description

In der Hauptpatent-Anmeldung DE 102 08 515 A1 sind die Schwierigkeiten kurz zusammengefasst die bisher noch nicht genügend gut gelöst sind, damit in kontrollierten exothermischen Kernreaktionen mit leichtern Atomkernen zurr Verschmelzung (Fusion) zu schwereren Kernen Energie in Kraftwerken nutzbringend freigesetzt werden kann. Die Kerne müssen im Zustand eines Hochtemperaturplasmas meistens auf viel höherer Temperaturen als 10 Millionen Grad erhitzt and für eine genügend lange Zeit zur Freisetzung von mehr Energie gebracht werden als zur Erhitzung benötigt wurde. Zum Einschluss eines solchen Plasmas mit Magnetfeldern kann man nur die Reaktion von Deuterium (D) und Tritium (T) verwenden (für andere Brennstoffe ist der durch das Magnetfeld erzeugte Verlust an Zyklotonstrahlung nach Trubnikov immer viel größer als der Gewinn an Fusionsenergie). An dem weitgehend geplanten Experiment mit Magnetfeldern (ITER) sind die in der Hauptanmeldung genannten Probleme der Wanderosion durch „Disruption”-Instabilitäten nach wie vor nicht gelöst und die Entwicklung eines Kerkraftwerkes nach dieser Methode ist von vornherein fraglich.
Die lasergetriebene sphärische Kompression des Fusionsbrennstoffes und Zündung sollte innerhalb von 2 Jahren mit den gerade fertig zu stellenden sehr großen Lasern mit Nanosekunden langen Laserpulsen zu einer prinzipiellen Lösung des Fusionskraftwerkes führen, wobei allerdings noch eine sehr starke Reduzierung der Kosten der Laser nötig ist, was prinzipiell möglich sein sollte. Neben dieser weitgehend ausgereiften Lösung als Ergebnis von mehreren Jahrzehnten Forschung, gibt es seit einigen Jahren dank der neuartigen Laser mit Pulsen von Pikosekunden Dauer und Leitungen von Terawatt bis vielfachen von Petawatt (10¹⁵ Watt) das Schema der schnellen Zündung (fast ignition). Wie bereits in der Hauptanmeldung als Neue Methode hingewiesen wurde (Zitat von 2001 mit der Anomalie des Haut- (oder skin layer) Effektes eine grundsätzlich neuartige Richtung der Laser-Kernfusion eröffnet. Dabei wird im Gegensatz zu der seit Langem und mit hohem Aufwand untersuchten sphärischen Kompression die grundsätzlich verschiedene seitliche Zündung von unkomprimiertem oder nur schwach über Festkörperdichte komprimiertem Fusionsbrennstoff ausgegangen. Das ist erfindungsgemäß in der Hauptanmeldung beschrieben mit Zündung durch ganz extrem hohe Dichten von Ionenströmen in Form von elektrisch quasineutralen Blöcken (siehe H. Hora, J. Badziak et al, Physics of Plasmas Band 14 S. 072701, 2007) oder mit ebenso extremen dichten 5 MeV Elektronenströmen nach J. H. Nuckolls und L. Wood, wie seit September 2002 publiziert ist (siehe „Edward Teller Lectures", Imperial College Press London 2005, Seite 13 bis 14). Nachdem in der Hauptpatent-Anmeldung die grundsätzlichen Einzelheiten der Erfingung beschreiben sind, wird hier in der Zusatzanmeldung erfindungsgemäß folgende Einschränkung getroffen. Die zeitliche Dauer der einwirkenden Laserpulse wird auf weniger als 10 Pikoskunden eingeschränkt. Für die Reaktion mit einem Deuterium-Tritium wird eine Mindestenergiestromdichte E von 10 Joule/cm² angewendet. Für die Reaktion von leichtem Wasserstoff H mit dem Borisotop B11 wird eine Mindestenergiestromdichte von 10⁸ Joule/cm² einschränkend abgegrenzt.
Eine weitere Abgrenzung gegenüber der oben genannten Methode nach Nuckolls und Wood wird gegeben, bei der die Laserpulses sehr intensive Elektronenstrahlen mit 5 MeV Elektronenenergie erzeugen zur Zündung der Reaktionsfront im Fusionsbrennstoff. Erfindungsgemäß nach der Zusatzpatentanmeldung wird die einschränkende Abgrenzung getroffen, dass nur vom Laser getriebene Ionenstrahlen oder raumladungs-quasineutrale Blöcke von Plasma mit erfindungsgemäß eingeschränkter Mindestenergiestromdichte erzeugt werden, welche die sich selbst erhaltende Reaktionsfront antreiben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10208515 A1 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- H. Hora, J. Badziak et al, Physics of Plasmas Band 14 S. 072701, 2007 [0002]
- J. H. Nuckolls und L. Wood, wie seit September 2002 [0002]
- „Edward Teller Lectures”, Imperial College Press London 2005, Seite 13 bis 14 [0002]

Claims

Kernfusionsreaktor bei dem im Kernbrennstoff von Festkörperdichte oder höherer Dichte eine fortschreitende Reaktion erzeugt wird, gekennzeichnet dadurch, dass die Reaktion durch Laserpulse von höchstens 10 Pikosekunden Dauer erzeugt wird zum Antrieb einer die Reaktionsfront antreibenden Ionenstromdichte.
Kernfusionsreaktor nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Ionenstromdichte in einem raumladungs-quasineutralen Plasmablock erzeugt wird.
Kernfusionsreaktor nach Ansprüchen 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, dass der vom Laser getriebene Ionenstrom eine Energieflussdichte von 10⁷ Joule-cm² übersteigt.
Kernfusionsreaktor nach Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass bei Verwendung von Wassertoff-Bor (HB11) als Fusionsbrennstoff eine Energieflussdichte von 10⁸ Joule/cm² oder höher verwendet wird.