DE1058623B - Stossstromanlage - Google Patents

Description

Bei extrem hohen Temperaturen lassen sich bekanntlich in einem vollständig ionisierten Plasma Kernfusionen auslösen. Zur Erzeugung der Temperaturen und zur magnetischen Bündelung des Plasmas benötigt man Ströme in der Größenordnung von IO⁶ A bei einem Stromanstieg von etwa IO¹¹ A/s.

Es ist bekannt, Ströme dieser Größenordnung aus Kondensatorbatterien großer Kapazität zu entnehmen. Man ordnet zunächst zu diesem Zweck eine Vielzahl von Kondensatoren kreisförmig um die zur Erzeugung der Kernfusionen dienenden Entladungsstrecke an und schaltet sie untereinander parallel. Sodann sind die Kondensatoren noch parallel an die zugeordneten Elektroden der Entladungsstrecke angeschlossen. Durch diese Parallelschaltung wird ein bei Anlagen dieser Art besonders im Vordergrund stehendes Problem gelöst, nämlich die Gesamtinduktivität der Kondensatoren wegen der gewünscht hohen Stromanstiegsgeschwindigkeit so klein wie möglich zu halten.

Da man die Zuleitungen von den Kondensatorklemmen zu den Entladungsstreckenelektroden im allgemeinen als Koaxialleiter ausbildet, bereitet die Vereinigung dieser Leiter an der einzelnen Entladungsstreckenelektrode konstruktiv erhebliche Schwierigkeiten. Es ergibt sich nicht nur ein relativ komplizierter Aufbau der Anschlußstelle, sondern es vergrößern auch die Zuleitungen, selbst wenn sie als Koaxialleiter ausgebildet sind, die Induktivität der Gesamtanlage recht erheblich.

Die Erfindung löst die Aufgabe, eine induktivitätsarme Zuführung des Stromes von den Kondensatoren zur Entladungsstrecke herzustellen und ferner die Anschlußstellen an den Elektroden der Entladungsstrecke konstruktiv so einfach wie möglich aufzubauen. Die Lösung besteht darin, daß die zwischen den Kondensatorklemmen gleicher Polarität und den zugeordneten Entladungsstreckenelektroden liegenden Kondensatorhin- und -rückleitungen jeweils in ihrer Gesamtheit nachgebildet sind durch je eine flächenhafte Sammelelektrode, die mit ihrem Mittelteil an die zugeordneten Entladungsstreckenelektroden angeschlossen sind.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch zwei Ausführungsbeispiele, bei denen die für die Aufladung der Kondensatoren und die Zündung der Entladungsstrecke notwendigen Hilfsmittel der Einfachheit halber fortgelassen sind. Es zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau der Stoßstromanlage im Schnitt,

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in der Draufsicht und

Fig. 3 die bevorzugte Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 1 im Schnitt.

Stoßstromanlage

Anmelder:

Siemens-Sdiuckertwerke
ίο Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Manfred Hoffmann, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

Gemäß den Fig. 1 und 2 besteht die Stoßstromanlage aus der Entladungsstrecke 1, den konzentrisch um diese herum angeordneten Stoßstromkondensatoren 2 und den als Kondensatorhin- und -rückleitung dienenden kreisscheibenförmigen Sammelelektroden 3, 4. Sowohl die obere als auch die untere Elektrode weist in ihrem Mittelteil eine kreisförmige Aussparung 5, 6 jeweils verschiedenen Durchmessers auf, deren Ränder mit je einem konzentrisch zur Sammelelektrodenachse angeordneten Zylinderstutzen 7, 8 als Anschlußklemmen für die Entladungsstrecken- ^elektroden verbunden sind. Zwischen die Sammelelektroden 3, 4 ist das Dielektrikum 9 eingebettet.

Bei der bevorzugten Ausführung gemäß Fig. 3 sind die Kondensatoren nicht wie in den Fig. 1 und 2 an der Peripherie der Sammelelektroden, sondern weiter zur Mitte hin angeschlossen. Entsprechend weist die untere Elektrode 4 eine der Zahl der anzuschließenden Kondensatoren entsprechende Anzahl von Durchtrittsöffnungen 10 auf, die im Kreise über die Elektrode verteilt sind. Die Durchtrittsöffnungen sind durch die von unten mit der Elektrode 4 verbundenen Kondensatorgehäuse 11 abgedeckt. Dabei stehen die Kondensatorgehäuse in elektrisch leitender Verbindung mit der Elektrode 4. Entsprechend ist a'uch der einzelne an diese Elektrode anzuschließende Pol der Kondensatoren 2 mit dem Kondensatorgehäuse verbunden, während der andere Pol, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Funkenstrecke, durch die einzelne zugeordnete Durchtrittsöffnung 10 der Sammelelektrode 4 hindurchgeführt an die darüberliegende

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Claims (17)

Sammelelektrode 3 angeschlossen ist. Ist die Zahl der anzuschließenden Kondensatoren sehr groß, so kann man zur Vermeidung übermäßig großer Elektrodenabmessungen die Kondensatoren auf mehrere konzentrische Kreise der beschriebenen Art verteilen. Ferner sind, in Weiterbildung der Anordnung nach Fig. 1 und 2, gemäß Fig. 3 die Randzonen um die kreisförmigen Aussparungen 5, 6 im Mittelteil der Elektroden 3, 4 stutzenartig nach oben aufgebördelt. Sie tragen am oberen Ende Flansche 12 zum Anschluß (Schraubverbindung 13) der Entladungsstreckenelektroden bzw. des diese umgebenden Gehäuse 14. Der zentral unter der Entladungsstrecke gelegene Kanal 15 ist für bestimmte experimentelle Zwecke vorgesehen. Es kann aber, λόγ allem bei Fortfall dieses Kanals, auch die untere Elektrode als volle Kreisscheibe, also ohne die Durchbrechung im Mittelteil, ausgebildet werden. Um den lieim Entladungsstromstoß auftretenden mechanischen Beanspruchungen zu genügen, kann die Wandstärke der Sammelelektroden 3, 4 im Einzelfall so bemessen werden, daß die Elektroden auf Grund ihrer Massenträgheit den Stromkräften widerstehen. In diesem Falle genügt schon eine Wandstärke von 3 bis 5 mm. Man kann aber auch die Wandstärke der Eelektroden zur Mitte hin allmählich zunehmen lassen bzw. die Elektroden im mittleren Teil zusätzlich verstärken. Die flächenhafte Ausbildung der Sammelelektroden in Gestalt von Kreisscheiben gemäß Fig. 1 bis 3 kann in mannigfacher Weise abgewandelt werden. So können die Elektroden mit dem Dielektrikum beispielsweise in einzelne Kreisringausschnitte aufgeteilt sein, wobei die Elektrodenteile der Ausschnitte an der Ober- und Unterseite des Dielektrikums jeweils parallel geschaltet sind. Ferner können sie als gelochte Bleche, als Drahtgeflechte usw. ausgebildet und in verschiedener Weise auf das Dielektrikum aufgebracht werden, etwa in Vergußtechnik. Die Elektroden können aber auch in Gestalt leitender Überzüge beiderseitig auf das Dielektrikum aufgetragen bzw. geklebt werden, z. B. durch Aufspritzen bzw. Aufkleben von Folien. An Stelle eines trockenen Dielektrikums kann auch ein ganz oder teilweise flüssiges Dielektrikum, z. B. clophengetränktes Papier, verwendet werden. Stoßstromanlagen der beschriebenen Art können je nach der Anzahl der vorgesehenen Kondensatoren eine große Ausdehnung besitzen. So kann im Einzelfall bei Verwendung von 100 parallel geschalteten Kondensatoren der Durchmesser der kreisförmigen Sammelelektroden 3, 4 etwa 3 bis 5 m betragen, derjenige der kreisförmigen Aussparung 5, 6 im Mittelteil etwa 50 cm. Die Schichtdicke des Dielektrikums soll möglichst klein, im vorliegenden Falle etwa 3 bis 5 mm, gewählt werden. Die Spannung der Anlage kann dabei zwischen 20 und 60 kV liegen. Die Rechnung hat gezeigt, daß die Gesamtinduktivität der Stoßstromanlage gemäß der Erfindung kleiner ist als eine gleich große Anordnung mit Koaxialkabem als Verbindungsleitungen zwischen den Kondensatoren und der Entladungsstrecke. Die beim Stromstoß auftretenden Stromkräfte werden mit Sicherheit beherrscht. Patentaxsρrrche:

1. Stoßstromanlage mit konzentrisch um eine Entladungsstrecke verteilten und parallel an diese angeschlossenen Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Kondensator-

klemmen gleicher Polarität und den zugeordneten Entladungsstreckenelektroden liegenden Kondensatorhin- und -rückleitungen jeweils in ihrer Gesamtheit nachgebildet sind durch je eine flächenhafte Sammelelektrode (3,4), die mit ihrem Mittelteil an die zugeordneten Entladungsstreckenelektroden angeschlossen sind.

2. Stoßstromanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelelektroden als kreisförmige Metallscheiben ausgebildet sind mit zwischen dieselben eingebettetem Dielektrikum.

3. Stoßstromanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Wandstärke der Sammelelektroden, daß diese infolge ihrer Massenträgheit den Stromkräften beim Entladungsstoß standhalten.

4. Stoßstromanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheiben in einzelne Kreisringausschnitte aufgeteilt sind, die am gleichfalls aufgeteilten Dielektrikum befestigt sind, wobei die Elektrodenteile der Ausschnitte an der Ober- und Unterseite des Dielektrikums jeweils parallel geschaltet sind.

5. Stoßstromanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Sammelelektrode als perforierte Metallscheibe ausgebildet ist.

6. Stoßstromanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Sammelelektrode aus einem Drahtgeflecht besteht.

7. Stoßstromanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtgeflechte in Vergußtechnik auf das Dielektrikum aufgebracht sind.

8. Stoßstromanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelelektroden auf das Dielektrikum in Gestalt leitender Überzüge aufgebracht sind.

9. Stoßstromanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelelektroden horizontal liegen und mindestens die untere Elektrode eine der Anzahl der anzuschließenden Kondensatoren entsprechende Zahl von Durchtrittsöffnungen aufweist, die kreisförmig, gegebenenfalls auf mehrere konzentrische Kreise aufgeteilt, über die äußere Elektrodenrandzone verteilt sind.

10. Stoßstromanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch die einzelnen Durchbrechungen der an die obere Sammelelektrode anzuschließende Pol des zugeordneten Kondensators geführt ist.

11. Stoßstromanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der an die untere Sammelelektrode anzuschließende Pol des einzelnen Kondensators mit dem Kondensatorgehäuse verbunden ist, das seinerseits direkt in leitender Verbindung mit der unteren Sammelelektrode steht, vorzugsweise unter direkter Abdeckung der Durchbrechungen.

12. Stoßstromanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Sammelelektrode in ihrem Mittelteil eine Durchtrittsöffnung aufweist, durch die die Verbindungsleitung der darunterliegenden Sammelelektrode zur zugeordneten Entladungsstreckenelektrode geführt ist.

13. Stoßstromanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und untere Elektrode in ihrem Mittelteil eine kreisförmige Aussparung jeweils verschiedenen Durchmessers aufweisen, deren Ränder mit je einem konzentrisch zur Sammelelektrodenachse angeordneten Zylin-

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derstutzen als Anschlußklemme für die Entladungsstreckenelektrode verbunden sind.

14. Stoßstromanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzonen um die kreisförmigen Aussparungen im Mittelteil der Sammelelektroden stutzenartig aufgebördelt sind.

15. Stoßstromanlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stutzen Flansche

zum Anschluß der Entladungsstreckenelektroden und des Entladungsstreckengehäuses besitzen.

16. Stoßstromanlage nach den Ansprüchen 2, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum bis in die Stutzen hineinreicht.

17. Stoßstromanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Sammelelektrode und die Kondensatorgehäuse geerdet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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