DE102011103814A1 - Method for causing controlled nuclear fusion in fusion reactor utilized for power supply, involves reducing acceleration path such that velocity necessary for fusion reaction is reached, and converting energy of neutrons into heat energy - Google Patents

Method for causing controlled nuclear fusion in fusion reactor utilized for power supply, involves reducing acceleration path such that velocity necessary for fusion reaction is reached, and converting energy of neutrons into heat energy Download PDF

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Abstract

The method involves delivering beam pulses (S) on solid bodies (FM 1) for forming an acceleration path, and reducing the acceleration path according to a special structure and composition of the solid bodies such that the velocity necessary for a fusion reaction is reached with the impact of the solid bodies on fusion material (FM 2) to be accelerated. Energy of quick neutrons formed by the impact of the macroscopic mass of highly accelerated fusion material (FM h) in the fusion reactor is converted into heat energy by liquid metallic alloy that surrounds an inner wall of the fusion reactor. An independent claim is also included for a device for causing a controlled nuclear fusion in a fusion reactor.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Kernfusion als Energiequelle findet zunehmendes Interesse, vor allem wegen praktisch unbegrenzter Verfügbarkeit und Umweltverträglichkeit vor allem aber auch deshalb, weil das Risiko eines „Durchgehen” der Reaktion wie bei der Kernspaltung nicht besteht. Dabei konzentriert sich die Entwicklungstätigkeit vor wiegend auf den magnetischen Einschluss sowie auf die sog. Trägheitsfusion. Als heute technisch interessante Fusionsreaktion gilt die d-t Reaktion: d-t Reaktion: d + t → 4 He + n + 17.58 [MeV] Reaktionsgleichung 1 wobei: 3.51 (He) + 14.07 (n) = 17.58 [MeV]
das Tritium soll dabei nach Reaktion entsprechend Reaktionsgleichung 2,3 im Reaktor erbrütet werden. 7Li + n → 4He + t + n – 2.47 [MeV] Reaktionsgleichung 2 6Li + n → 4He + t + 4.78 [MeV] Reaktionsgleichung 3 Nuclear fusion as an energy source is attracting increasing interest, above all because of virtually unlimited availability and environmental compatibility, but above all because the risk of "going through" the reaction as in nuclear fission does not exist. At the same time, development activity focuses mainly on magnetic confinement and inertial fusion. As today technically interesting fusion reaction applies the dt reaction: dt reaction: d + t → 4 He + n + 17.58 [MeV] Reaction Equation 1 where: 3.51 (He) + 14.07 (n) = 17.58 [MeV]
The tritium should be incubated in the reactor after reaction according to reaction equation 2.3. 7Li + n → 4He + t + n - 2.47 [MeV] Reaction Equation 2 6Li + n → 4He + t + 4.78 [MeV] Reaction Equation 3

Allerdings kommt Lithium in der Natur hauptsächlich als 7 Lithium (92,6%) und 6 Lithium nur zu (7,4%) vor.However, in nature, lithium occurs mainly as 7 lithium (92.6%) and 6 lithium only (7.4%).

Eine spezielle Lösung das Ziel kontrolliert thermonukleare Energie zu gewinnen stellt der Impact von kleinen Projektilen mit einer Masse von etwa 0,1 g mit geeignetem material dar. Das Material muss dazu auf die nötige Geschwindigkeit beschleunigt werden um dann beim Impact zu kollidieren wo die kinetische Energie abrupt in thermische Energie (~10 keV per nucleon, temperature ~108 K) umgewandelt wird.A special solution to gain controlled thermonuclear energy is the impact of small projectiles with a mass of about 0.1 g with suitable material. The material has to be accelerated to the required speed to collide with the impact where the kinetic energy abruptly converted into thermal energy (~ 10 keV per nucleon, temperature ~ 10 8 K).

Ein Hauptproblem welches bei diesem Verfahren zu lösen ist, ist einer makroskopischen Masse genügend Geschwindigkeit zu verleihen, ohne dass sie bei der Beschleunigung zu stark aufgeheizt wird, so dass sie vorzeitig auseinanderfliegt. Nach Angaben aus der Literatur [1] ist zur Zündung von festem DT eine Geschwindigkeit von 3·107 cm/s erforderlich.A major problem to be solved in this method is to give sufficient velocity to a macroscopic mass without being overheated during acceleration so that it will prematurely diverge. According to the literature [1] a speed of 3 × 10 7 cm / s is required to ignite solid DT.

In der Patentschrift DE 10 2007 022 302.3-45 wird dies durch ein Verfahren zur Beschleunigung von Festkörpern und den Impact dieses Materials mit dem Ziel der Herbeiführung einer Fusionsreaktion gelöst.In the patent DE 10 2007 022 302.3-45 This is achieved by a process for accelerating solids and the impact of this material with the aim of inducing a fusion reaction.

Bei dem Verfahren wird mit der in das System eingebrachten Strahlenenergie eine Ablation eines Teils des Fusionsmaterials des Festkörpers erreicht, wodurch das verbleibende Fusionsmaterial eine Beschleunigung in Richtung einer zentralen Impactzone eines Fusionsreaktors erfährt. Durch die Einwirkung mehrerer solcher Impulse soll schließlich die für eine Fusionsreaktion nötige Geschwindigkeit bei einem Impact erreicht werden.In the method, with the beam energy introduced into the system, ablation of a portion of the solid's fusion material is achieved, whereby the remaining fusion material experiences acceleration toward a central impact zone of a fusion reactor. By the action of several such impulses, the speed necessary for a fusion reaction should finally be reached in an impact.

Erfindunginvention

Durch die Erfindung werden mehrere Probleme zur Nutzung von Fusionsenergie gelöst. Einmal ist es die Herbeiführung der kontrollierten Kernfusion selbst und des weiteren die Umsetzung der bei der Fusionsreaktion in Form schneller Neutronen freigesetzte Energie in thermische Energie in einem neuartigen Fusionsreaktor.The invention solves several problems related to the use of fusion energy. On the one hand, it is the induction of controlled nuclear fusion itself and, on the other, the conversion of the energy released into the fusion reaction in the form of fast neutrons into thermal energy in a novel fusion reactor.

Durch gerichtete synchrone Einwirkung von Strahlenimpulsen auf Festkörper besonderen Designs werden kleinen Festkörpern mit makroskopischen Massen Fusionsmaterial eine exorbitant starke Beschleunigung erteilt und die Beschleunigungsstrecke zum Erreichen der für die Fusionsreaktion beim Impact notwendigen Geschwindigkeit wesentlich verkürzt.Directed synchronous action of beam impulses on solids of particular design gives exorbitantly strong acceleration to small solids with macroscopic masses of fusion material and significantly shortens the acceleration distance to achieve the velocity required for the fusion reaction at impact.

Erfindungsgemäß besitzt ein solcher Festkörper auf einer Seite eine axialsymetrische kegelförmige Ausbuchtung. Diese ist mit einer metallischen Auskleidung versehen. Die metallische Auskleidung kann beispielsweise aus Lithium/Beryllium bestehen.According to the invention, such a solid body has on one side an axially symmetric conical bulge. This is provided with a metallic lining. The metallic lining may for example consist of lithium / beryllium.

Der auf der Auskleidung des Kegels aufliegende Teil besteht aus thermisch leicht zersetzlichem Material, beispielsweise aus gefrorenem Deuterium, kann aber auch aus brisantern Sprengstoff bestehen.The resting on the lining of the cone part consists of thermally easily decomposable material, such as frozen deuterium, but can also consist of explosive explosive explosives.

Ein Vorteil im letzteren Fall ist, dass die zur Beschleunigung des Fusionsmaterials aufzubringende Energie hier in Form chemischer Energie gespeichert vorliegt, die nur von außen initiiert zu werden braucht. An advantage in the latter case is that the energy to be applied to accelerate the fusion material is stored here in the form of chemical energy which need only be initiated from the outside.

Erfindungsgemäß erfolgt diese Initiierung durch synchrone Einwirkung von Strahlenimpulsen beispielsweise können dies Laserpointer sein.According to the invention, this initiation takes place by synchronous action of radiation pulses, for example, this can be laser pointers.

Nachteilig bei dieser Art ist aber eine mögliche Kontamination des hoch beschleunigten Fusionsmaterials durch Neutronen absorbierende Stoffe, (beispielsweise Stickstoff) die bei der Zersetzung des Explosivmaterials entstehen.A disadvantage of this type, however, is a possible contamination of the highly accelerated fusion material by neutron-absorbing substances, (for example nitrogen) which are formed in the decomposition of the explosive material.

Bei einer Auskleidung des Kegels mit leicht zersetzlichem Material, beispielsweise gefrorenem Deuterium, muss die zur Beschleunigung des Fusionsmaterials aufzubringende Energie durch einen entsprechend starken Strahlenimpuls von außen auf die Festkörper mit dem Fusionsmaterial abgegeben werden.In a lining of the cone with easily decomposable material, such as frozen deuterium, the energy to be applied to accelerate the fusion material must be released by a correspondingly strong pulse of radiation from the outside to the solid with the fusion material.

Anders als beim bekannten Verfahrens des Trägheitseinschlusses wo die Energie zur Einleitung der Fusionsreaktion in einer extrem kurzen Zeitspanne (Milliardstel Sekunde) im Terawatt-Bereich erfolgen muss, kann die Energie die den Beschleunigunsimpuls bewirkt über einen längeren Zeitraum (beispielsweise 20–40) mys einwirken, weil die Reaktionsbedingungen (Lawson Kriterium) für einen Trägheitsinschluss erst im Moment des Impacts des hoch beschleunigten Fusionsmaterials erfüllt sein müssen und machen dadurch den Einsatz von Elektronenstrahlen mit einem wesentlich besseren Wirkungsgrad als beispielsweise Laser möglich.Unlike the known method of inertial confinement, where the energy to initiate the fusion reaction must be in an extremely short period of time (billionths of a second) in the terawatt range, the energy causing the acceleration impulse can act on mys for a longer period of time (eg, 20-40). because the reaction conditions (Lawson criterion) for an inertial confinement must be fulfilled only at the moment of the impact of the highly accelerated fusion material and thereby make the use of electron beams with a much better efficiency than, for example, lasers possible.

Der innere Kegel der metallischen Auskleidung ist beispielsweise mit einer Schicht festem Fusionsmaterials beispielsweise Lithiumdeuterid beaufschlagt. Vorteilhafter Weise ist ein Teil des Deuteriums der Verbindung dabei durch Tritium ersetzt.The inner cone of the metallic lining is for example exposed to a layer of solid fusion material, for example lithium deuteride. Advantageously, part of the deuterium of the compound is replaced by tritium.

Die Beschleunigung dieses Festkörpers mit dem Fusionsmaterial erfolgt nun derart, dass das auf dem äußeren Kegel der metallischen Auskleidung aufsitzende Material sich bei Einwirkung eines starken Strahlenimpulses explosionsartig zersetzt.The acceleration of this solid with the fusion material is now such that the material sitting on the outer cone of the metallic lining decomposes explosively when exposed to a strong pulse of radiation.

Das daraus resultierende Verhalten ist ähnlich der einer Hohlladung.The resulting behavior is similar to a shaped charge.

Wird ein entsprechend starker Strahlenimpuls auf das thermisch leicht zersetzliche Material z. B. gefrorenes Deuterium gerichtet abgegeben, sodass dieses explosionsartig verdampft, bilden sich von dieser Zone ausgehend detonationsartige Druckwellen aus, die die Auskleidung erreichen und diese in die geöffnete Kegelrichtung zur Mitte zusammenschlagen.If a correspondingly strong beam pulse on the thermally easily decomposable material z. B. emitted frozen deuterium, so that it evaporates explosively, forming from this zone detonation-like pressure waves that reach the lining and these beat together in the open cone direction to the center.

Die Strahlung dringt dabei mit hoher Geschwindigkeit durch das verdampfte Material weiter in Richtung Kegelöffnung vor.The radiation penetrates at high speed through the vaporized material in the direction of cone opening.

Dort bilden sich aus den vertikalen und horizontalen Impulskomponenten JH und JV Auskleidungsimpulse JAuskleidung (siehe auch ).There, the vertical and horizontal momentum components J H and J V form lining impulses J lining (see also ).

Diese Impulse laufen im Kollapspunkt K zusammen um dann zwei horizontale Impulskomponenten JBolzen und JStachel zu bilden, deren eine Komponente (der Stachel) sich mit sehr hoher Geschwindigkeit Richtung geöffneter Kegel bewegt (siehe auch ).These pulses converge at the collision point K and then form two horizontal momentum components J Bolt and J Spine , of which one component (the spine) moves at very high speed in the direction of open cones (see also ).

Der andere, massenreichere sich dagegen vom Kollapspunkt in entgegen gesetzter Richtung entfernt.The other, mass-rich, on the other hand, moves away from the collapse point in the opposite direction.

Bei einer üblichen sprengstoffgetriebenen Hohlladung werden Geschwindigkeiten des Stachels von 10–12 km/s erzeugt. Die Geschwindigkeit der Kegelspitze wird dabei nach nur 40 mys erreicht, was einer Beschleunigung von ca. 25 g entspricht.In a conventional explosive-driven hollow charge speeds of the spine of 10-12 km / s are generated. The speed of the cone tip is reached after only 40 mys, which corresponds to an acceleration of about 25 g.

Aus der Vektorrechnung wird ersichtlich, dass durch einen spitzeren Winkel der kegelförmigen Aussparung mit der Metallauskleidung die Geschwindigkeit des „Stachels” erhöht werden kann.From the vector calculation it can be seen that the speed of the "spike" can be increased by a more acute angle of the conical recess with the metal lining.

Bei Sprengstoff getriebenen Hohlladungen wurden durch diese Maßnahme unter Laborbedingungen Geschwindigkeiten um V = 100 km/s erreicht. [Lith. 2] Dies geht jedoch, wegen der Impulserhaltung, zu Lasten der Masse des „Stachels”. Die beiden Impulse in entgegen gesetzter Richtung heben sich gegeneinander auf (Impulserhaltungsgesetzt).With explosive-driven shaped charges, speeds of V = 100 km / s were achieved by this measure under laboratory conditions. [Lith. 2] However, this is due to the conservation of momentum, to the detriment of the mass of the "spike". The two impulses in the opposite direction cancel each other out (impulse conservation law).

Für normale gewerbliche oder militärische Zwecke hat diese exorbitante Beschleunigung deswegen bisher aufgrund der verringerten Masse aber auch wegen des Aufwandes (u. a. Expansion in Vakuumkammern) keine Bedeutung erlangt. For normal commercial or military purposes, this exorbitant acceleration has so far due to the reduced mass but also because of the effort (including expansion in vacuum chambers) acquired no importance.

Anders als für normale gewerbliche Zwecke oder auch in der Militärtechnik, wo ein Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Masse des Stachels gefunden werden muss, um beispielsweise die angestrebte panzerbrechende Wirkung zu erzielen, ist aufgrund der enormen Energiefreisetzung bei der durch die sehr hohe Geschwindigkeit des Fusionsmaterials ermöglichten Fusionsreaktion, die verhältnismäßig geringe Masse des beschleunigten Materials von untergeordneter Bedeutung.Unlike normal commercial or military applications, where a compromise between the speed and mass of the spine must be found, for example, to achieve the desired armor-piercing effect, due to the enormous energy release at the fusion reaction enabled by the very high velocity of the fusion material , the relatively low mass of accelerated material of secondary importance.

Vorteilhaft ist der Einsatz von festem Lithiumdeuterid als Fusionsmaterial (FM 2), die im inneren Auskleidungskegel der Festkörper aufgebracht ist, weil es bei den im „Stachel” auftretenden Temperaturen nicht verdampft und einen guten Reaktionsquerschnitt (gemessen in mbarn) für die Erbrütung von Tritium (Reaktionsgleichung 3) und damit einen guten Umsatz der Fusions-Summenreaktion Reaktionsgleichung 4) ermöglicht.Advantageous is the use of solid lithium deuteride as a fusion material (FM 2), which is applied in the inner lining cone of the solid because it does not evaporate at the temperatures occurring in the "sting" and a good reaction cross-section (measured in mbarn) for the breeding of tritium ( Reaction equation 3) and thus a good conversion of the fusion-sum reaction reaction equation 4) allows.

Die Herstellung der Festkörper mit dem Fusionsmaterial muss mit höchster Präzision erfolgen, damit das hoch beschleunigte Fusionsmaterial FMh (siehe auch 1, 2, 3) an der Spitze des Stachels möglichst lange zusammenbleibt und höchste Geschwindigkeit erreichen kann ohne vorzeitige Particulation des Materials.The preparation of the solid with the fusion material must be done with the utmost precision, so that the highly accelerated fusion material FMh (see also 1 . 2 . 3 ) stays together at the top of the sting as long as possible and can reach the highest speed without premature particleisation of the material.

Für die Fusionsreaktion ist es vorteilhaft ein Lithiumdeuterid mit Li 6 oder zumindest mit an Li 6 angereichert einzusetzen.

Figure 00040001
For the fusion reaction, it is advantageous to use a lithium deuteride with Li 6 or at least enriched in Li 6.
Figure 00040001

Natürlich werden die bei der Fusionsreaktion entsprechend Gleichung 1 gebildeten Neutronen nicht alle nach Gleichung 2 oder 3 Tritium erbrüten.Of course, the neutrons formed in the fusion reaction according to Equation 1 will not all hatch according to Equation 2 or 3 tritium.

Es ist daher nützlich einen Teil des Deuteriums des FusionsmaterialsIt is therefore useful to have some of the deuterium of the fusion material

Lithiumdeuterid (FM 2) im inneren Auskleidungskegel der Festkörper aufgebracht, (siehe auch ) durch Tritium zu ersetzen.Lithium deuteride (FM 2) deposited in the inner lining cone of the solid state, (see also ) by tritium.

Erfindungsgemäß wird hierfür das in der zentralen Fusionsreaktionszone des neuartigen Fusionsreaktors, sowie das in der Lithium haltigen Legierung an der inneren Reaktorwand erbrütetes Tritium, nach Abtrennung der durch das Vakuumsystem aus dem Fusionsreaktor abgezogenen nicht umgesetzten Reaktionsprodukte sowie des gebildeten Heliums, verwendet.According to the invention for this purpose in the central fusion reaction zone of the novel fusion reactor, as well as the lithium-containing alloy on the inner reactor wall bred tritium, after separation of the withdrawn by the vacuum system from the fusion reactor unreacted reaction products and the helium formed used.

Die Energie, der bei der Fusionsreaktion freigesetzten schnellen Neutronen, wird in einem Mantel aus einer flüssigen Metall Legierung in thermische Energie umgewandelt und dadurch die metallische Legierung aufgeheizt.The energy, the fast neutrons released in the fusion reaction, is converted into thermal energy in a shell of a liquid metal alloy, thereby heating the metallic alloy.

Die aufgeheizte metallische Legierung wird im „Sumpf” des Reaktors abgezogen und einem Wärmetauscher zugeführt wo die thermische Energie abgeführt und einer konventionellen Nutzung zugeführt wird. Die abgekühlte Legierung wird dem Reaktor wieder zugeführt (siehe auch ).The heated metallic alloy is withdrawn in the "bottom" of the reactor and fed to a heat exchanger where the thermal energy is dissipated and fed to a conventional use. The cooled alloy is returned to the reactor (see also ).

Insbesondere ist eine Blei-Lithium Legierung geeignet, weil einmal durch die auf das Lithium auftreffenden Neutronen Tritium erbrütet wird und zweitens das Blei für den Schutz des Reaktormaterials gegeben ist sowie dass es als eine Abschirmung der Strahlenquelle nach außen dient.In particular, a lead-lithium alloy is suitable because once by the lithium impinging neutrons tritium is incubated and secondly, the lead is given for the protection of the reactor material and that it serves as a shield of the radiation source to the outside.

Ein weiterer verfahrenstechnischer Vorteil einer Blei-Lithium Legierung ist, dass sie über einen weiten Temperaturbereich in flüssiger Form vorliegt.Another procedural advantage of a lead-lithium alloy is that it is in liquid form over a wide temperature range.

Ein System umlaufender Rinnen an der inneren Reaktorwand sorgt dabei für eine ausreichende Dicke der metallischen Schicht, wodurch die Reaktorwand selbst geschützt wird und gleichzeitig eine starke Strahlen-Abschirmung nach außen gegeben ist. (siehe auch ) Für die Zufuhr der Festkörper mit dem Fusionsmaterial und den Eintritt der Strahlenimpulse sind entsprechende Durchführungen vorgesehen. A system of circumferential grooves on the inner reactor wall ensures a sufficient thickness of the metallic layer, whereby the reactor wall itself is protected and at the same time given a strong radiation shield to the outside. (see also ) For the supply of solids with the fusion material and the entry of the radiation pulses corresponding bushings are provided.

Helium, Tritium und nichtumgesetzte Reaktionsprodukte werden durch ein Vakuumsystem nach oben aus dem Fusionsreaktor abgezogen und einer Trennung und Aufbereitung zugeführt.Helium, tritium and unreacted reaction products are withdrawn upwardly from the fusion reactor by a vacuum system and sent for separation and processing.

Die Reaktorwand des neuartigen Fusionsreaktors ist thermisch isoliert und von außen heizbar, sodass die metallische Legierung beim Abschalten des Reaktors flüssig gehalten werden kann.

  • [Lith. 1] Stefano Atzeni, Jürgen Meyer-ter-Vehn The Physics of Inertial: Fusion Beam Plasma Interaction, Hydrodynamics, Hot Dense Matter 2009. Buch. ca. 480 S. Paperback Oxford University Press ISBN 978-0-19-956801-7
  • [Lit. 2] G. I. Pokrowski, Explosion und Sprengung, BSB B. G. Teubner Verlagsgesellschaft ]
The reactor wall of the novel fusion reactor is thermally insulated and externally heatable, so that the metallic alloy can be kept liquid when shutting down the reactor.
  • [Lith. 1] Stefano Atzeni, Jürgen Meyer-ter-Vehn The Physics of Inertial: Fusion Beam Plasma Interaction, Hydrodynamics, Hot Dense Matter 2009. Book. c. 480 pp. Oxford University Press ISBN 978-0-19-956801-7
  • [Lit. 2] GI Pokrovsky, explosion and demolition, BSB BG Teubner publishing company ]

Ein System umlaufender Rinnen an der inneren Reaktorwand sorgt dabei für eine ausreichende Dicke der metallischen Schicht, wodurch die Reaktorwand selbst geschützt wird und gleichzeitig eine starke Strahlen-Abschirmung nach außen gegeben ist. (siehe auch )A system of circumferential grooves on the inner reactor wall ensures a sufficient thickness of the metallic layer, whereby the reactor wall itself is protected and at the same time given a strong radiation shield to the outside. (see also )

Helium, Tritium und nichtumgesetzte Reaktionsprodukte werden durch ein Vakuumsystem nach oben aus dem Fusionsreaktor abgezogen und einer Trennung und Aufbereitung zugeführt.Helium, tritium and unreacted reaction products are withdrawn upwardly from the fusion reactor by a vacuum system and sent for separation and processing.

Die Reaktorwand des neuartigen Fusionsreaktors ist von außen heizbar, sodass die metallische Legierung beim Abschalten des Reaktors flüssig gehalten werden kann.

  • [Lith. 1] S tefano Atzeni, Jürgen Meyer-ter-Vehn The Physics of Inertial: Fusion Beam Plasma Interaction, Hydrodynamics, Hot Dense Matter 2009. Buch. ca. 480 S. Paperback Oxford University Press ISBN 978-0-19-956801-7
  • [Lit. 2] G. I. Pokrowski, Explosion und Sprengung, BSB B. G. Teubner Verlagsgesellschaft ]
The reactor wall of the novel fusion reactor can be heated from the outside, so that the metallic alloy can be kept liquid when switching off the reactor.
  • [Lith. 1] p tefano Atzeni, Jürgen Meyer-ter-Vehn The Physics of Inertial: Fusion Beam Plasma Interaction, Hydrodynamics, Hot Dense Matter 2009. Book. c. 480 pp. Oxford University Press ISBN 978-0-19-956801-7
  • [Lit. 2] GI Pokrovsky, explosion and demolition, BSB BG Teubner publishing company ]

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007022302 [0005] DE 102007022302 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Stefano Atzeni, Jürgen Meyer-ter-Vehn The Physics of Inertial: Fusion Beam Plasma Interaction, Hydrodynamics, Hot Dense Matter 2009. Buch. ca. 480 S. Paperback Oxford University Press ISBN 978-0-19-956801-7 [0042] Stefano Atzeni, Jürgen Meyer-ter-Vehn The Physics of Inertial: Fusion Beam Plasma Interaction, Hydrodynamics, Hot Dense Matter 2009. Book. 480 pp. Oxford University Press ISBN 978-0-19-956801-7 [0042]
  • G. I. Pokrowski, Explosion und Sprengung, BSB B. G. Teubner Verlagsgesellschaft [0042] GI Pokrovsky, Explosion and Demolition , BSB BG Teubner Publishing Company [0042]
  • tefano Atzeni, Jürgen Meyer-ter-Vehn The Physics of Inertial: Fusion Beam Plasma Interaction, Hydrodynamics, Hot Dense Matter 2009. Buch. ca. 480 S. Paperback Oxford University Press ISBN 978-0-19-956801-7 [0045] tefano Atzeni, Jürgen Meyer-ter-Vehn The Physics of Inertial: Fusion Beam Plasma Interaction, Hydrodynamics, Hot Dense Matter 2009. Book. 480 pp. Oxford University Press ISBN 978-0-19-956801-7 [0045]
  • G. I. Pokrowski, Explosion und Sprengung, BSB B. G. Teubner Verlagsgesellschaft [0045] GI Pokrovsky, Explosion and Demolition, BSB BG Teubner Publishing Company [0045]

Claims (10)

Verfahren und Vorrichtung zur Herbeiführung einer kontrollierten Kernfusion durch Beschleunigung von Festkörpern mit Fusionsmaterial und den Impact makroskopischer Massen des Fusionsmaterials in einem zentralen neuartigen Fusionsreaktor dadurch gekennzeichnet, dass mit einem besonderen Aufbau und der Zusammensetzung dieser Körper die Beschleunigungsstrecke zum Erreichen der für die Fusionsreaktion beim Impact dieser Körper benötigten Geschwindigkeit drastisch verringert wird und durch synchron abgegebene Strahlenimpulse auf die zu beschleunigenden Körper erfolgt, wobei die Umsetzung der Energie, der bei der Fusionsreaktion durch Impact der makroskopischen Masse des hoch beschleunigten Fusionsmaterials im neuartigen Fusionsreaktor gebildeten schnellen Neutronen, in thermische Energie mittels einer flüssigen metallischen Legierung erfolgt, die die innere Wand des neuartigen Fusionsreaktors umgibt.Method and device for effecting controlled nuclear fusion by accelerating solids with fusion material and the impact of macroscopic masses of the fusion material in a central novel fusion reactor, characterized in that with a special structure and the composition of these bodies, the acceleration distance to reach the for the fusion reaction in the impact of this Body speed is drastically reduced and takes place by synchronously emitted radiation pulses to the bodies to be accelerated, wherein the conversion of the energy, formed in the fusion reaction by Impact of the macroscopic mass of highly accelerated fusion material in the novel fusion reactor fast neutrons, into thermal energy by means of a liquid metallic alloy surrounding the inner wall of the novel fusion reactor. Verfahren und Vorrichtung zur Herbeiführung einer kontrollierten Kernfusion durch Beschleunigung von Festkörpern mit Fusionsmaterial und den Impact makroskopischer Massen des Fusionsmaterials in einem zentralen neuartigen Fusionsreaktor entsprechend Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zu beschleunigenden makroskopischen Körper mit dem Fusionsmaterial einen aus verschiedenen Teilen zusammengesetzten Aufbau und eine axialsymetrische kegelförmige Aussparung besitzen, die mit einer metallischen Auskleidung versehen und auf dessen innerem Kegelmantel eine feste Beschichtung aus Fusionsmaterial aufgebracht ist, während das Material auf dem äußeren Kegel der metallischen Auskleidung aus fester thermisch instabilem Material besteht.A method and apparatus for effecting controlled nuclear fusion by accelerating solids with fusion material and the impact of macroscopic masses of the fusion material in a central novel fusion reactor according to claim 1, characterized in that the macroscopic bodies to be accelerated with the fusion material have a structure composed of different parts and an axially symmetric one have conical recess which provided with a metallic lining and on the inner cone shell, a solid coating of fusion material is applied, while the material on the outer cone of the metallic lining of solid thermally unstable material. Verfahren und Vorrichtung zur Herbeiführung einer kontrollierten Kernfusion durch Beschleunigung von Festkörpern mit Fusionsmaterial und den Impact makroskopischer Massen des Fusionsmaterials in einem zentralen neuartigen Fusionsreaktor entsprechend Anspruch 1–2 dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Auskleidung der makroskopischen Körper aus metallischem Lithium und oder Beryllium besteht.A method and apparatus for effecting controlled nuclear fusion by accelerating solids with fusion material and the impact of macroscopic masses of the fusion material in a central novel fusion reactor according to claims 1-2, characterized in that the metallic lining of the macroscopic bodies consists of metallic lithium and / or beryllium. Verfahren und Vorrichtung zur Herbeiführung einer kontrollierten Kernfusion durch Beschleunigung von Festkörpern mit Fusionsmaterial und den Impact makroskopischer Massen des Fusionsmaterials in einem zentralen neuartigen Fusionsreaktor entsprechend Anspruch 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung des inneren Kegelmantels mit festem Fusionsmaterial vornehmlich Lithiumdeuterid besteht, wobei ein Teil des Deuteriums in der Verbindung durch Tritium ersetzt ist.A method and apparatus for effecting controlled nuclear fusion by accelerating solids with fusion material and the impact of macroscopic masses of the fusion material in a central novel fusion reactor according to claims 1-3, characterized in that the coating of the inner cone shell with solid fusion material consists primarily of lithium deuteride, one part of deuterium in the compound is replaced by tritium. Verfahren und Vorrichtung zur Herbeiführung einer kontrollierten Kernfusion durch Beschleunigung von Festkörpern mit Fusionsmaterial und den Impact makroskopischer Massen des Fusionsmaterials in einem zentralen neuartigen Fusionsreaktor dadurch gekennzeichnet, dass das auf dem äußeren Kegelmantel der metallischen Auskleidung der makroskopischen Körper angebrachte Material entsprechend Anspruch 1–4 aus gefrorenem Deuterium besteht.A method and apparatus for effecting controlled nuclear fusion by accelerating solids with fusion material and the impact of macroscopic masses of the fusion material in a central novel fusion reactor, characterized in that the material applied to the outer conical surface of the metallic lining of the macroscopic bodies is frozen Deuterium exists. Verfahren und Vorrichtung zur Herbeiführung einer kontrollierten Kernfusion durch Beschleunigung von Festkörpern mit Fusionsmaterial und den Impact makroskopischer Massen des Fusionsmaterials in einem zentralen neuartigen Fusionsreaktor entsprechend Anspruch 1–4 dadurch gekennzeichnet, dass das auf dem äußeren Kegelmantel der metallischen Auskleidung der makroskopischen Körper angebrachte Material aus einem brisanten Sprengstoff besteht.A method and apparatus for effecting controlled nuclear fusion by accelerating solids with fusion material and the impact of macroscopic masses of the fusion material in a central novel fusion reactor according to claims 1-4, characterized in that the material applied to the outer conical surface of the metallic lining of the macroscopic bodies consists of a explosive explosive exists. Verfahren und Vorrichtung zur Herbeiführung einer kontrollierten Kernfusion durch Beschleunigung von Festkörpern mit Fusionsmaterial und den Impact makroskopischer Massen des Fusionsmaterials in einem zentralen neuartigen Fusionsreaktor entsprechend Anspruch 1–6 dadurch gekennzeichnet, dass die innere Reaktorwand des neuartigen Fusionsreaktors mit einem System umlaufender Rinnen versehen ist über welche eine flüssige Legierung läuft, wobei die Legierung im oberen Teil des neuartigen Fusionsreaktors aufgegeben und im Reaktorsumpf wieder abgezogen wird.A method and apparatus for effecting a controlled nuclear fusion by accelerating solids with fusion material and the impact of macroscopic masses of the fusion material in a central novel fusion reactor according to claims 1-6, characterized in that the inner reactor wall of the novel fusion reactor is provided with a system of circumferential grooves over which a liquid alloy is running, the alloy is abandoned in the upper part of the novel fusion reactor and withdrawn in the reactor sump again. Verfahren und Vorrichtung zur Herbeiführung einer kontrollierten Kernfusion durch Beschleunigung von Festkörpern mit Fusionsmaterial und den Impact makroskopischer Massen des Fusionsmaterials in einem zentralen neuartigen Fusionsreaktor entsprechend Anspruch 1–7 dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Legierung aus Lithium und Blei zusammengesetzt ist, wobei der Verlust des Lithiums in der Legierung, wegen der Reaktion desselben mit Neutronen unter der Bildung von Tritium, kontrolliert durch Zugabe entsprechender Lithiummengen zu der Legierung ausgeglichen wird.A method and apparatus for effecting controlled nuclear fusion by accelerating solids with fusion material and the impact of macroscopic masses of the fusion material in a central novel fusion reactor according to claims 1-7, characterized in that the liquid alloy is composed of lithium and lead, the loss of lithium in the alloy, because of its reaction with neutrons to form tritium, is controlled in a controlled manner by adding appropriate quantities of lithium to the alloy. Verfahren und Vorrichtung zur Herbeiführung einer kontrollierten Kernfusion durch Beschleunigung von Festkörpern mit Fusionsmaterial und den Impact makroskopischer Massen des Fusionsmaterials in einem zentralen neuartigen Fusionsreaktor entsprechend Anspruch 1–8 dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung der Energie der bei der Fusionsreaktion im zentralen Teil des neuartigen Fusionsreaktor freigesetzten schnellen Neutronen in thermischen Energie in der metallischen Legierung vor der inneren Wand des Fusionsreaktors erfolgt wobei die Legierung aufgeheizt wird und die Wärmeenergie in einem äußeren Wärmetauscher gewonnen und einer konventionellen Nutzung zugeführt werden kann. Gleichzeitig schützt diese metallische Legierung die Wand des Fusionsreaktors vor der Einwirkung der Neutronenstrahlung und stellt eine Barriere gegen den Austritt der Neutronenstrahlung nach außen dar. Für die Zufuhr der Festkörper mit dem Fusionsmaterial und den Eintritt der Strahlenimpulse sind entsprechende Durchführungen in der Reaktorwand vorhanden.Method and device for producing a controlled nuclear fusion by accelerating solids with fusion material and the impact of macroscopic masses of the fusion material in one central novel fusion reactor according to claim 1-8, characterized in that the conversion of the energy released in the fusion reaction in the central part of the novel fusion reactor fast neutrons in thermal energy in the metallic alloy takes place in front of the inner wall of the fusion reactor wherein the alloy is heated and the Heat energy can be recovered in an external heat exchanger and fed to a conventional use. At the same time, this metallic alloy protects the wall of the fusion reactor from the action of the neutron radiation and provides a barrier against the emission of neutron radiation to the outside. For the supply of solids with the fusion material and the entry of the radiation pulses corresponding passages are present in the reactor wall. Verfahren und Vorrichtung zur Herbeiführung einer kontrollierten Kernfusion durch Beschleunigung von Festkörpern mit Fusionsmaterial und den Impact makroskopischer Massen des Fusionsmaterials in einem zentralen neuartigen Fusionsreaktor entsprechend Anspruch 1–9 dadurch gekennzeichnet, dass der Fusionsreaktor nach eine thermische Isolation besitzt und beheizbar ist, sodass bei Abschaltungen des Fusionsbetriebes die Metalllegierung flüssig gehalten werden kann, Der Verschluss am „Kopf” des Fusionsreaktors doppelwandig ausgeführt und die dem Inneren des Fusionsreaktors zugewande Seite mit Blei ausgekleidet ist, welches durch Kühlung im festen Zustand gehalten wird.A method and apparatus for effecting a controlled nuclear fusion by accelerating solids with fusion material and the impact of macroscopic masses of the fusion material in a central novel fusion reactor according to claim 1-9 characterized in that the fusion reactor has a thermal insulation and is heatable, so at shutdowns of Fusion, the metal alloy can be kept liquid, the closure at the "head" of the fusion reactor double-walled executed and the inside of the fusion reactor facing side lined with lead, which is held by cooling in the solid state.
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