DE1068825B

DE1068825B -

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Publication number: DE1068825B
Application number: DENDAT1068825D
Authority: DE
Priority date: 1955-08-02
Also published as: CH353093A; GB795596A; FR1192142A; BE540282A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf die Durchführung von Kernreaktionen und betrifft insbesondere die Durchführung von als Fusionsprozesse bezeichneten Reaktionen, vor allem von solchen Reaktionen, bei denen leichte reagierende Teile verwendet werden, welche Elementarteilchen oder Nukleonen oder leichte Kerne sein können.The invention relates to the implementation of nuclear reactions, and more particularly relates to the implementation of reactions known as fusion processes, especially of those reactions in which slight reacting parts are used, which can be elementary particles or nucleons or light nuclei.

Es ist bekannt, daß durch solche Kemverschmelzungsreaktionen Energie frei wird, wobei die frei gewordene Energie dem Massendefekt nach der bekannten FormelIt is known that such nuclear fusion reactions release energy, with the released energy Energy the mass defect according to the well-known formula

E = mc² E = mc ²

entspricht, in der E die Energie, m der Massendefekt und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Bei einer geeigneten Wahl der reagierenden Teile kann die frei werdende Energie beträchtlich sein.where E is the energy, m is the mass defect and c is the speed of light. With a suitable choice of the reacting parts, the energy released can be considerable.

So ergibt beispielsweise eine Verschmelzungsreaktion zwischen einem Deuteron und einem Proton HeHum 3, wobei etwa 5,5 MeV frei werden. Die Reaktion zwischen einem Proton und einem Neutron ergibt das Deuteron oder den Kern des schweren Wasserstoffs, wobei 2,2 MeV frei werden.For example, a fusion reaction between a deuteron and a proton gives HeHum 3, about 5.5 MeV are released. The reaction between a proton and a neutron results in the deuteron or the core of heavy hydrogen, releasing 2.2 MeV.

Jedoch bleibt für die eine und die andere der vorerwähnten Reaktionen und ähnliche Reaktionen, unabhängig-von dem Umstand, daß für die erste Art die reagierenden Teilchen beide Ladungen von gleichem Vorzeichen besitzen und daß die sich hierdurch ergebende Abstoßung unter Aufwendung der für diesen Zweck notwendigen Energie überwunden werden muß, und daß für die zweite Art die beaufschlagenden Neutronen im allgemeinen verlangsamt werden müssen, damit sie in einem Energiezustand sind, bei welchem die Wirkungsquerschnitte der Reaktion ausreichend groß sind, die Wahrscheinlichkeit einer Vereinigung sehr gering und das gewünschte Freiwerden von Energie ein Zufallsergebnis.However, for one and the other of the aforesaid reactions and similar reactions remain independent of the fact that for the first type the reacting particles have both charges of the same sign own and that the resulting repulsion using the necessary for this purpose Energy has to be overcome, and that for the second type the impacting neutrons in general have to be slowed down so that they are in an energy state in which the effective cross sections the reaction are sufficiently large, the probability of a union very small and the desired Release of energy a coincidental result.

Nach der gegenwärtigen Theorie enthalten die Kerne der verschiedenen Elemente als Bestandteile vor allem Protonen und Neutronen.According to the current theory, the kernels contain the various elements as constituents mainly Protons and neutrons.

Jeder dieser Bestandteile ist, als freies Teilchen betrachtet, durch den Umstand, daß es sich um sich selbst dreht, durch einen Drehimpuls oder »Spin* gekennzeichnet, der allgemein durch die Einheit —^- ausgedrücktEach of these constituents is regarded as a free particle due to the fact that it is itself rotates, characterized by an angular momentum or »spin *, which is generally expressed by the unit - ^ -

werden kann, wobei h die Plancksche Konstante ist.where h is Planck's constant.

Ferner bestimmt man gleichzeitig für jedes dieser Teilchen den Wert des durch die Drehung des Teilchens um sich selbst erzeugten magnetischen Moments. Diese magnetischen Momente werden im allgemeinen durch die als »Kernmagneton« bezeichnete Einheit ausgedrückt, Verfahren und Vorrichtung
zur Durchführung von Reaktionen
zwischen leichten Atomkernen
in polarisierten TeilchenstrahlenFurthermore, for each of these particles, the value of the magnetic moment generated by the rotation of the particle around itself is determined at the same time. These magnetic moments are generally expressed in terms of the unit called the "nuclear magneton," method and apparatus
to carry out reactions
between light atomic nuclei
in polarized particle beams

Anmelder:
Theodore Volochine_r Applicant:
Theodore Volochine _r

Chevilly-Larue, Seine-et-Oise (Frankreich)Chevilly-Larue, Seine-et-Oise (France)

Vertreter: Dr.-Ing. Ε. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6Representative: Dr.-Ing. Ε. Sommerfeld, patent attorney,
Munich 23, Dunantstr. 6th

Beanspruchte Priorität: Belgien vom 2. August 1955Claimed priority: Belgium from August 2, 1955

Theodore Volochine,
Chevilly-Larue, Seine-et-Oise (Frankreich),
ist als Erfinder genannt wordenTheodore Volochine,
Chevilly-Larue, Seine-et-Oise (France),
has been named as the inventor

Teüchens erzeugt wird, da es eine positive Elementarladung trägt. Was das Neutron betrifft, das, wie sein Name sagt, elektrisch neutral ist, scheint das experimentell festgestellte magnetische Moment dadurch bedingt zu •sein, daß in diesem Teilchen gleiche voneinander in Abstand befindliche elektrische Ladungen von entgegengesetztem Vorzeichen vorhanden sind.Teüchens is generated because it carries a positive elementary charge. As for the neutron, that how to be Name says that is electrically neutral, the experimentally determined magnetic moment seems to be due to it • be that in this particle the same electrical charges from opposite one another, which are at a distance from one another Signs are present.

Der »Spin« ist eine vektorielle Größe; seine Quanten-The "spin" is a vector quantity; his quantum

zahl istnumber is

gleich —.same -.

ist, wobei h die Planckscheis, where h is Planck's

Konstante, β die Elementarladung des Elektrons, m die Masse des Protons und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Es ist bei einem Proton etwa ohne weiteres verständlich, daß ein solches magnetisches Moment bei Rotation dieses Das magnetische Moment einesConstant, β is the elementary charge of the electron, m is the mass of the proton and c is the speed of light. In the case of a proton, for example, it is easily understandable that such a magnetic moment when rotating

Protons, das ebenfalls eine vektorielle Größe ist, wurde mit 2,79 ermittelt und hat die gleiche-Richtung wie der Kernspin. Das magnetische Moment eines Neutrons ist gleich —1,9 und hat einen diesem Moment entgegengerichteten Spin.Protons, which is also a vector quantity, was determined to be 2.79 and has the same direction as the Nuclear spin. The magnetic moment of a neutron is equal to -1.9 and has a moment opposite to this Spin.

Der Erfinder hat, ausgehend von der Erkenntnis, daß sowohl geladenen Teilchen als auch den Neutronen ein magnetisches Moment zugeordnet ist, gefunden, daß es möglich sein muß, die Wahrscheinhchkeit einer Vereinigung solcher Teilchen wesentüch zu erhöhen, wenn dafür Sorge getragen wird, daß die reagierenden Teilchen bei der Reaktion unter Bedingungen vorhanden sind, die geeignet sind, eine Annäherung ihrer magnetischen Momente und damit eine Begünstigung ihrer Vereinigung zu ermöghchen.The inventor has, based on the knowledge that both charged particles and neutrons associated with magnetic moment, found that it must be possible, the probability of union such particles can be increased significantly if care is taken to keep the reacting particles when the reaction is present under conditions which are suitable to approximate their magnetic Moments and thus a favoring of their union.

Wenn man davon ausgeht, daß sich normalerweise die Teilchen, die zur Reaktion gebracht werden sollen, inAssuming that normally the particles that are to be made to react are in

909- 909- 648/331648/331

einem ungeordneten Zustand befinden, wäre ein Lösungsweg, um das vorerwähnte Ziel zu erreichen, gemäß der Erfindung die Maßnahme, die als Teilchenstrahlen vorliegende Reaktionspartner einer magnetischen Polarisation in der Weise zu unterwerfen, daß die jedem dieser Teilchen mitgeteilte Polarisation derart ist, daß eine gegenseitige magnetische Anziehung zwischen den beaufschlagenden und beaufschlagten Teilchen hervorgerufen wird.are in a disordered state, one approach to achieve the aforementioned goal would be according to Invention the measure, the present as particle beams reactants of a magnetic polarization in such a way that the polarization imparted to each of these particles is such that a caused mutual magnetic attraction between the impacting and impacted particles will.

Man bestimmt die geeignete, jedem reagierenden Teil mitzuteilende Polarisation sowie die optimale Laufbahn, die ihm mitgeteilt werden muß, indem den Eigenschaften des zu erzielenden Gebildes oder Kerns, nämlich den Werten seines magnetischen Moments oder seines Spins, Rechnung getragen wird, welche Werte an sich bekannt oder durch bekannte Mittel bestimmbar sind, unter Berücksichtigung des bekannten Umstandes, daß der Spin des einen Kern bildenden Nukleonengebildes gleich der algebraischen Summe der Spins der einzelnen Nukleonen ist und daß das magnetische Moment dieses Gebildes gleich der algebraischen Summe der magnetischen Momente der einzelnen Bestandteile ist. Es wird für die Bestimmung der den reagierenden Teilen mitzuteilenden Polarisation ferner den Stabüitätsbedingungen des zu erzielenden Kerns Rechnung getragen. Hierbei ist zu erwähnen, daß in bestimmten Fällen, wenn ein reagierender Teil selbst wieder durch eine Vielzahl von Nukleonen gebildet wird, der inneren Eigenstruktur dieses reagierenden Teils Rechnung getragen werden muß.The appropriate polarization to be communicated to each reacting part and the optimal career are determined, which must be communicated to him by the properties of the structure or core to be achieved, namely the Values of its magnetic moment or its spin, account is taken of which values are known per se or can be determined by known means, taking into account the known fact that the spin of the nucleon structure forming a nucleus is equal to the algebraic sum of the spins of the individual nucleons and that the magnetic moment of this structure is equal to the algebraic sum of the magnetic Moments of the individual components is. It is used to determine which parts to notify the reacting parts Polarization also takes into account the stability conditions of the core to be achieved. Here is to mention that in certain cases when a reacting part is self-replenishing through a multitude of nucleons is formed, the internal structure of this reactive part must be taken into account.

Selbstverständlich wird, wenn sich die beaufschlagenden oder beaufschlagten Teile schon in einem bestimmten geeigneten Zustand ihres magnetischen Moments befinden, die entsprechende Polarisation nur dem anderen reagierenden Teil aufgezwungen.It goes without saying that if the impinging or impinging parts are already in a certain appropriate state of their magnetic moment are, the corresponding polarization only the other imposed on the reactive part.

Zur Durchführung dieser Polarisation kann ein beliebiges bekanntes Verfahren oder eine beliebige bekannte Vorrichtung verwendet werden, beispielsweise eine Magnetfeldwicklung, durch die die reagierenden Teilchen hindurchgeführt werden, wobei sie der Wirkung des Magnetfeldes ausgesetzt sind.Any known method or known can be used to perform this polarization Device can be used, for example a magnetic field winding, through which the reacting particles are passed through, where they are exposed to the action of the magnetic field.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung einige Beispiele zur Bildung von Gebilden oder Kernen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens näher beschrieben. For a better understanding of the invention, some examples are given below in connection with the drawing for the formation of structures or cores and a device for carrying out the method are described in more detail.

Zur einfacheren Erläuterung wird eine vektorielle Darstellung verwendet, die an sich hypothetisch ist und die nur als Modellvorstellung zur beispielsweisen Erläuterung der Verhältnisse bei den Kernreaktionen dienen soll. Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß sich ein Proton oder ein Neutron wie ein kleiner durch die Richtung, die Größe und das Vorzeichen seines magnetischen Moments bestimmter Elementarmagnet verhält. Im Falle des Protons ist die Nord-Süd-Richtung des äquivalenten Magnets im entgegengesetzten Sinn wie der Spin orientiert. Im Falle des Neutrons ist die N-S-Richtung des äquivalenten Magnets im gleichen Sinn wie der Spin orientiert. Daher wird ein Proton durch einen Vektor in voll ausgezogener Linie, die mit einem Pfeil endet, dargestellt, der die Richtung und den Sinn seines Spins und den S-N-Sinn seines magnetischen Moments angibt, und ein Neutron durch einen Vektor in gestrichelter Linie, der mit einem Pfeil endet, welcher die Richtung und den Sinn seines Spins sowie den N-S-Sinn seines magnetischen Moments angibt.For the sake of simplicity of explanation, a vector representation is used which is hypothetical in itself and which is only intended to serve as a model for explaining the conditions in nuclear reactions by way of example. the end From the above it follows that a proton or a neutron like a small one through the Direction, the size and the sign of its magnetic moment of certain elementary magnet behaves. In the case of the proton, the north-south direction of the equivalent magnet is in the opposite sense as that Spin oriented. In the case of the neutron, the N-S direction of the equivalent magnet is in the same sense as that Spin oriented. Therefore, a proton is represented by a vector in a full line ending with an arrow, showing the direction and sense of its spin and the S-N sense of its magnetic moment, and a neutron by a dashed line vector ending with an arrow indicating the direction and gives the sense of its spin as well as the N-S sense of its magnetic moment.

Aus dem nachfolgenden geht hervor, daß die Werte der durch die Anwendung der vorerwähnten vektoriellen Darstellung erhaltenen magnetischen Momente geringfügig von den tatsächlich als wirksam ermittelten Werten abweichen. Da dies ohne Einfluß auf die Technik desFrom the following it can be seen that the values of the vectorial The magnetic moments obtained in the illustration differ slightly from the values actually determined to be effective differ. Since this has no effect on the technology of the

Verfahrens ist, können diese Wertunterschiede als vernachlässigbar betrachtet werden.Procedure, these differences in value can be regarded as negligible.

Soll durch die Fusionsreaktion ein Deuteron ^H², Spin 1, magnetisches Moment 0,9) unter Freisetzung einer Energie von 2,2 MeV gebildet werden, so müssen If a deuteron ^ H ² , spin 1, magnetic moment 0.9) is to be formed by the fusion reaction, releasing an energy of 2.2 MeV, then

ein Proton [■JIⁱ, Spin γ, magnetisches Moment 2,79) und ein Neutron („w¹, Spin magnetisches Momenta proton [■ JI ⁱ , spin γ, magnetic moment 2.79) and a neutron („w ¹ , spin magnetic moment

ίο —1,9) so miteinander vereinigt werden, daß die Spins der beiden Reaktionspartner zueinander parallel stehen, während die magnetischen Momente einander entgegengerichtet sind. Diese Lage der Reaktionspartner ist in der erwähnten vektoriellen Modelldarstellung in Fig. 1 dargestellt. ίο - 1.9) are combined with one another in such a way that the spins of the two reactants are parallel to one another, while the magnetic moments are opposite to one another. This position of the reactants is shown in the aforementioned vectorial model representation in FIG. 1.

Es ist also zu erwarten, daß diese Reaktion dann mit optimaler Ausbeute stattfindet, wenn sich die reagierenden Teilchen, in diesem Falle Neutron und Proton, in der modellmäßig in Fig. 1 dargestellten Lage befinden.It is therefore to be expected that this reaction then takes place with optimal yield when the reacting Particles, in this case neutron and proton, are in the position shown as a model in FIG. 1.

Die Teilchen werden daher so orientiert, daß ihre Spins parallel und ihre magnetischen Momente antiparallel sind.The particles are therefore oriented in such a way that their spins are parallel and their magnetic moments are antiparallel.

Der Spin des resultierenden Kerns ist dann γ -f- γ — 1, während das resultierende magnetische Moment 2,79 — 1,9 = 0,89 beträgt.The spin of the resulting nucleus is then γ -f- γ - 1, while the resulting magnetic moment is 2.79 - 1.9 = 0.89.

Entsprechend der erwähnten vektoriellen Modelldarstellung könnte man sich auch vorstellen, daß die Bildung eines Deuterons aus einem Neutron und einem Proton erfolgen könnte, wenn die Reaktionspartner in der in Fig. 2 a oder 2 b modellmäßig dargestellten Weise zusammengebracht werden. Man würde jedoch in beiden durch die Figur versinnbildlichten Fällen, wenn die Reaktion stattfinden würde, ein Deuteron erhalten, das einen Spin + (— -ί] = 0 und ein magnetisches * \ 2 / Corresponding to the aforementioned vectorial model representation, one could also imagine that a deuteron could be formed from a neutron and a proton if the reactants are brought together in the manner shown as a model in FIG. 2a or 2b. However, in both cases symbolized by the figure, if the reaction were to take place, a deuteron would be obtained which had a spin + (- -ί] = 0 and a magnetic * \ 2 /

Moment von 2,79 — ( —1,9) = 4,69 hat. Bei einem stabilen Deuteron sind jedoch solche Werte noch niemals beobachtet worden, was durch den Umstand erklärt werden kann, daß die Bindungsenergie eines Deuteronkernes bei den in Fig. 2 a und 2 b modellmäßig dargestellten Konfigurationen kleiner ist als bei der in Fig. 1 dargestellten Konfiguration, bei welcher zwei anziehende Bindungen wirksam sind, während bei den Kernen nach Fig. 2 a und 2b nur eine einzige wirksam wäre. Man kann die modellmäßig in Fig. 1 dargestellte Struktur daher auch als den Grundzustand eines Deuteronkernes ansehen, während die Fig. 2 a und 2 b angeregten Zuständen entsprechen würden, die theoretisch zwar denkbar, aber instabil sind und von selbst in den stabilen Grundzustand übergehen.Moment of 2.79 - (-1.9) = 4.69. In the case of a stable deuteron, however, such values never exist has been observed, which can be explained by the fact that the binding energy of a deuteron nucleus in the configurations shown as models in FIGS. 2 a and 2 b is smaller than in the case of that in FIG. 1 configuration shown, in which two attractive bonds are effective, while in the case of the cores according to Fig. 2a and 2b only a single one would be effective. The structure shown as a model in FIG. 1 can therefore be used see also as the ground state of a deuteron nucleus, while FIGS. 2a and 2b are excited states would correspond, which are theoretically conceivable, but unstable and automatically in the stable ground state pass over.

Aus dem in Fig. 1 dargestellten vektoriellen Modell kann also entnommen werden, wie die Reaktionspartner zueinander zu polarisieren sind, und außerdem, daß die Vereinigung dann am leichtesten bewirkt werden kann, wenn man das eine Teilchen dem anderen senkrecht zur Richtung des Spins und der magnetischen Momente zuführt. From the vectorial model shown in FIG. 1 it can thus be seen how the reactants are to be polarized with respect to one another, and furthermore that the union can then most easily be effected, if one feeds one particle to the other perpendicular to the direction of the spin and the magnetic moments.

Durch Vereinigung eines Neutrons ₀n^x mit einem Deuteron JI² kann ein Triton JI³ nach der ReaktionBy combining a neutron ₀ n ^x with a deuteron JI ² , a Triton JI ^{3 can} after the reaction

° !-ff² + o«¹ = JI³ (Spin γ, magnetisches Moment 2,9) gebildet werden, wobei eine Energie von 6,26 MeV frei wird. Aus den Werten für Spin und magnetisches Moment der Reaktionspartner bzw. des resultierenden Kernes ergeben sich die folgenden Reaktionsgleichungen:°! -Ff ² + o « ¹ = JI ³ (spin γ, magnetic moment 2.9), whereby an energy of 6.26 MeV is released. The following reaction equations result from the values for spin and magnetic moment of the reaction partners or the resulting nucleus:

Spin: 0 + γ = —; magnetisches Moment: 2,79Spin: 0 + γ = - ; magnetic moment: 2.79

- (- 1,9) + (- 1,9) = 2,79.- (- 1.9) + (- 1.9) = 2.79.

Das zusätzliche Neutron muß also dem Deuteron mit einer solchen Polarisation zugeführt werden, daß derThe additional neutron must therefore be supplied to the deuteron with such a polarization that the

Spin des Neutrons zum Spin des Protons im Deuteron antiparallel ist (Fig. 3). Für optimale Bedingungen bei der Fusion müssen also Deuteronen und Neutronen so polarisiert sein, daß ihre Spins antiparallel gerichtet sind, und die Reaktionspartner müssen einander parallel zur Richtung der Spins und der magnetischen Momente zugeführt werden.The spin of the neutron is antiparallel to the spin of the proton in the deuteron (Fig. 3). For optimal conditions at of fusion, deuterons and neutrons must be polarized in such a way that their spins are directed antiparallel, and the reactants must be fed to each other parallel to the direction of the spins and the magnetic moments will.

Mit Hilfe der vektoriellen Darstellung sind auch weitere Bildungshypothesen denkbar. So ist z. B. in Fig. 3 a angenommen, daß ein einfallendes Neutron in der Weise polarisiert worden ist, daß sein Spin den gleichen Sinn hat wie das Deuteron und senkrecht zur Richtung der Spins und der magnetischen Momente zugeführt worden ist. Der resultierende Spin und das resultierendeWith the help of the vector representation, other educational hypotheses are also conceivable. So is z. Am Fig. 3a assumes that an incident neutron has been polarized in such a way that its spin is the same Sense added like the deuteron and perpendicular to the direction of the spins and the magnetic moments has been. The resulting spin and the resulting

1 l *51 l * 5

magnetische Moment würden in diesem Falle — + —magnetic moment would in this case - + -

+ τ = τ ^{und 2,79} + (-^1,9) + ⁽~^1,9) = -^1,01 betragen, welche Werte den bekannten nicht entsprechen. + τ = τ ^{and 2.79} + (- ^1.9) + ⁽ ~ ^1.9) = - ^1.01 , which values do not correspond to the known ones.

Hierbei ist zu erwähnen, daß die durch die Einverleibung des Neutrons frei werdende Energie in ihrem Wert 2,22 MeV beträgt, welcher genau gleich dem der Bindungsenergie des im Deuteron befindlichen Neutrons ist, das durch den als elastischer Stoß bekannten Vorgang dann ausgestoßen wird.It should be mentioned here that the energy released by the incorporation of the neutron is in your The value is 2.22 MeV, which is exactly the same as that of the binding energy of the neutron in the deuteron which is then ejected by the process known as elastic shock.

Eine weitere Hypothese ist durch die Fig. 3 b dargestellt, nach welcher das zusätzliche Neutron sich mit dem Neutron des Deuterons verbindet, aber auch in diesem Falle entsprechen der sich ergebende Spin γ -f- -i- -f- -ί = -|- und das sich ergebende magnetische Moment 2,79 + (- 1,9) + (~ 1,9) = - 1,01 nicht den bekannten Werten für Spin und magnetisches Moment von ■JI³. Another hypothesis is shown by FIG. 3 b, according to which the additional neutron combines with the neutron of the deuteron, but in this case too the resulting spin corresponds to γ -f- -i- -f- -ί = - | - and the resulting magnetic moment 2.79 + (- 1.9) + (~ 1.9) = - 1.01 not the known values for spin and magnetic moment of ■ JI ³ .

Es besteht hinreichend Grund zu Annahme, daß zwei hinsichtlich des Spins und des magnetischen Moments identische Teilchen (im vorliegenden Fall die beiden vereinigten Neutronen) als solche nicht bestehen können und daß unter diesen Bedingungen Elektronenpaare entstehen: ß⁺ und ß- unter Umwandlung des Neutrons in Proton und Ausstoßung des Elektrons ß~. Hieraus ergibt sich die Bildung von HeHum 3 {JIe*) mit einem SpinThere is sufficient reason to assume that two particles which are identical in terms of spin and magnetic moment (in the present case the two combined neutrons) cannot exist as such and that under these conditions electron pairs are created: ß ⁺ and ß- with conversion of the neutron into Proton and ejection of the electron ß ~. This results in the formation of HeHum 3 {JIe *) with one spin

von ~ und einem magnetischen Moment von — 1,9of ~ and a magnetic moment of - 1.9

(reelles magnetisches Moment — 2,1), wie Fig. 4 zeigt. Die frei werdende Energie ist in diesem Falle 5,5 MeV.(real magnetic moment - 2.1) as shown in Fig. 4. The energy released in this case is 5.5 MeV.

Fig. 4 zeigt daher, wie HeHum 3 {JIe³) durch Verbindung eines Deuterons und eines Protons dadurch gebildet werden kann, daß sie derart polarisiert werden, daß ihre Spins entgegengesetzt sind und sie einander paraUel zur Richtung ihres Spins und ihrer magnetischen Momente so zugeführt werden, daß das beaufschlagende Proton sich mit dem Neutron des Deuterons vereinigt. Selbstverständlich muß, um diese Reaktion zu erhalten, dem Proton eine Energie mitgeteilt werden, die ausreicht, die Abstoßung zu überwinden, welche durch das einen Bestandteil des Deuterons bildende Proton bedingt ist.Fig. 4 therefore shows how HeHum 3 (JIe ³ ) can be formed by combining a deuteron and a proton in that they are polarized in such a way that their spins are opposite and they are fed to one another in parallel to the direction of their spin and their magnetic moments that the acting proton unites with the neutron of the deuteron. Of course, in order to obtain this reaction, the proton must be given an energy which is sufficient to overcome the repulsion which is caused by the proton which is a component of the deuteron.

Ausgehend von dem HeHum 3 der Fig. 4 kann HeHum 4 {JIeⁱ) durch Einverleibung eines Neutrons unter Freiwerden von 2,5 MeV gebildet werden.Starting from the HeHum 3 of FIG. 4, HeHum 4 {JIe ⁱ ) can be formed by incorporating a neutron with the release of 2.5 MeV.

Wenn berücksichtigt wird, daß das resultierende magnetische Moment des HeHums 3 dem des Neutrons entspricht, besteht das Verfahren darin, das beaufschlagende Neutron so zu polarisieren und zuzuführen, daß es sich mit dem 6g HeHum 3 in der in Fig. 5 dargesteUten Weise vereinigt, was einen resultierenden Kern ergibt, dessen Spin = 1 {^- -J- -i-j und dessen magnetisches Moment — 3,8 beträgt. Es ist nun bekannt, daß Jl¹ ein Spin Null und einIf it is taken into account that the resulting magnetic moment of the HeHum 3 corresponds to that of the neutron, the method consists in polarizing and supplying the impinging neutron so that it combines with the 6g HeHum 3 in the manner shown in FIG gives a resulting nucleus whose spin = 1 {^ - -J- -ij and whose magnetic moment is - 3.8. It is now known that Jl ^{1 has} a spin zero and one

magnetisches Moment NuU hat, so daß der in Fig. 5 dargesteUte Kern instabil ist und sich daher in den in Fig. 5 a gezeigten umwandeln muß.magnetic moment NuU, so that the core shown in Fig. 5 is unstable and therefore in the Fig. 5 a shown must convert.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann natürHch ebenfalls auf Elemente von höherer Atomzahl als wie die vorangehend betrachteten angewendet werden.The method according to the invention can of course also be applied to elements having a higher atomic number than such those considered above are applied.

Daher kann, beispielsweise ausgehend von Lithium 6, durch Einverleibung eines Protons die Bildung von HeHum 3 und HeHum 4 nach der Reaktion:Therefore, starting from lithium 6, for example, the incorporation of a proton can lead to the formation of HeHum 3 and HeHum 4 after the reaction:

₃Li⁶ + ₃ Li ⁶ + JIⁱ = JIeⁱ + ₂He³ JI ⁱ = JIe ⁱ + ₂ He ³

erzielt werden.be achieved.

Diese Reaktion ist deswegen von Interesse, weil JIe³ gebildet werden kann, das als Ausgangsmaterial zur Bildung des vorerwähnten JIeⁱ dient, mit dessen Hilfe, wie erwähnt, 20,5 MeV frei gemacht werden können.This reaction is of interest because JIe ³ can be formed, which serves as a starting material for the formation of the aforementioned JIe ⁱ , with the aid of which, as mentioned, 20.5 MeV can be made free.

Nach dem Vorangehenden können als beaufschlagende Teilchen ebensowohl Protonen als auch Neutronen verwendet werden.According to the foregoing, protons as well as neutrons can be used as impacting particles will.

In der Praxis wird am häufigsten mit Neutronen gearbeitet, die den wesentlichen Vorteil haben, daß sie elektrisch neutral sind und mit beaufschlagenden Teilen in Berührung treten können, ohne daß elektrostatische Abstoßungskräfte auftreten. Es ist jedoch dabei die begrenzte Lebensdauer (etwa 10 Minuten) dieser Teilchenart zu berücksichtigen, was erforderlich macht, sie im statu nascendi zu verwenden.In practice it is most common to work with neutrons, which have the essential advantage that they are electrically neutral and can come into contact with exposed parts without being electrostatic Repulsive forces occur. However, it is the limited lifespan (about 10 minutes) of this type of particle to take into account what makes it necessary to use them in the statu nascendi.

Als Neutronenquelle kann jede bekannte Quelle mit künstHchen oder natüriichen radioaktiven Stoffen verwendet werden, beispielsweise eine Radium-BerylHum- oder eine Radium-Polonium-QueUe.Any known source with artificial or natural radioactive substances can be used as the neutron source be, for example a Radium-BerylHum- or a Radium-Polonium-QueUe.

Beispielsweise kann die NeutronenqueUe durch eine Kammer gebildet werden, die das BerylHum und den radioaktiven Stoff enthält und mit der den zu beaufschlagenden Stoff enthaltenden Reaktionskammer durch ein für Neutronen durchlässiges Fenster, z. B. durch eine dünne FoHe eines MetaUs wie Aluminium, in Verbindung steht, wobei dieses Fenster mit einem abnehmbaren Verschlußelement, insbesondere aus Blei, versehen ist und für die beschriebene Vorrichtung geeignete Polarisationsvorrichtungen vorgesehen sind.For example, the neutron source can be formed by a chamber that contains the BerylHum and the contains radioactive material and with the reaction chamber containing the material to be acted upon a window permeable to neutrons, e.g. B. by a thin foil of a metal such as aluminum, in connection is, this window is provided with a removable closure element, in particular made of lead and suitable polarization devices are provided for the device described.

Zur Vergrößerung der Wirkungsquerschnitte der Reaktion der Neutronen ist es zweckmäßig, sie zu bremsen. Dies kann mechanisch mit Hilfe eines Moderators übHcher Art geschehen sowie dadurch, daß bei niedriger Temperatur gearbeitet wird, beispielsweise kann in der Bahn der Neutronen Paraffin, flüssiges HeHum, schweres Wasser u. dgl. zwischengeschaltet werden. Es ist ferner zweckmäßig, Kühlvorrichtungen vorzusehen.To increase the cross-sections of the reaction of the neutrons, it is advisable to slow them down. This can be done mechanically with the help of a moderator of the usual type and by being at a low temperature work is being carried out, for example, paraffin, liquid HeHum, heavy Water and the like. It is also useful to provide cooling devices.

Fig. 6 zeigt in schematischer DarsteUung ein Aggregat, bei welchem 1 die QueUe der beaufschlagenden Teilchen, beispielsweise die NeutronenqueUe, bezeichnet, 2 das Fenster mit dem Verschlußschieber 3 und 4 einen Moderator, beispielsweise einen mit einer nicht dargesteUten Kühleinrichtung versehenen Paraffinblock. 5 ist eine Kammer, die die QueUe der »Target «r-Teüchen enthält, 6 die Reaktionskammer, die mit einer Einrichtung zur Ausnutzung der entwickelten Energie, beispielsweise mit einer Umlauf vorrichtung 7, versehen ist, die in Form einer Doppelwand dieser Kammer dargesteUt ist, und 8 ein Kanal von der Kammer 5 zur Kammer 6, der mit einer Einrichtung zur magnetischen Polarisation ausgerüstet ist, welche durch eine Wicklung 9 dargesteUt ist, in die ein Wechselschalter 10 geschaltet ist.Fig. 6 shows a schematic representation of an assembly in which 1 denotes the source of the impacting particles, for example the neutron source, 2 the window with the shutter 3 and 4 a moderator, for example a paraffin block provided with a cooling device not shown. 5 is a chamber that contains the source of the "target" particles, 6 the reaction chamber, which is provided with a device for utilizing the energy developed, for example with a circulation device 7, which is shown in the form of a double wall of this chamber , and 8 a channel from the chamber 5 to the chamber 6, which is equipped with a device for magnetic polarization, which is shown by a winding 9 into which a changeover switch 10 is connected.

Von der Kammer 1 führt ein Kanal 11 zur Kammer 6, der mit einer Einrichtung zur Polarisation in axialer und in Querrichtung ausgerüstet ist, welche durch eine Wicklung 12 und Magnete oder Elektromagnete 13 dargesteUt ist. Jede dieser Einrichtungen ist mit einer Umschaltvorrichtung versehen, von denen eine bei 14 fürA channel 11 leads from chamber 1 to chamber 6, which is equipped with a device for polarization in the axial and transverse directions, which is represented by a winding 12 and magnets or electromagnets 13 . Each of these devices is provided with a switching device, one of which at 14 for

Claims

the winding 12 is shown, while one for the electromagnets 13 is not shown. The arrangement is such that the unit 5 to 9 can be set in directions perpendicular to one another, based on the channel 11, as shown by dashed lines. Claims-.

1. Process for fusing (fusion) light atomic nuclei with one another or lighter atomic nuclei with Neutrons, which are each present as particle beams, characterized in that the nuclear spin of the particles so aligned in one beam with respect to the spin of the atomic nuclei or neutrons in the other beam is that due to the alignment of the magnetic moments of the particles in the acting and acted upon beam results in an optimal trapping cross section.

2. The method according to claim 1, characterized in that the particles which are to react with each other are to be brought to be polarized beforehand in such a way that their magnetic moments are opposite are directed.

3. The method according to claim 1, characterized in that the reactive parts are polarized be that their magnetic moments are aligned in the same sense.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the reacting particles are fed to each other parallel to the direction of their spins and their magnetic moments.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the reactive parts are fed to each other perpendicular to the direction of their spin and their magnetic moments.

6. The method according to any one of claims 1, 2 and 5, characterized in that the reactive parts consist of protons and neutrons and when they react, deuterons are formed.

7. The method according to any one of claims 1, 2 and 4, characterized in that the reactive parts consist of deuterons and protons and HeHum 3 is formed during their reaction.

8. The method according to any one of claims 1, 3 and 4, characterized in that the reactive parts consist of HeHum 3 and neutrons with the aim of forming HeHum 4.

9. Device for performing the method according to one of claims 1 to 8, characterized through a chamber, which contains a source of impinging parts, a reaction chamber, which communicates with the aforementioned chamber through a window that is open to the acting Parts permeable and provided with a removable closure element for the mentioned Parts is impermeable, means for magnetic polarization of the acting parts in a certain chosen sense, means for magnetic polarization of the parts to be acted upon in one certain chosen senses and means which enable those polarized in this way to react To feed parts to each other along certain selected paths.

10. The device according to claim 9, characterized in that the QueUe a Radium-BerylHum- or Radium-Polonium-QueUe is the Hefert free neutron as the acting particle.

11. Device according to claims 9 and 10, characterized by a neutron moderator.

12. Device according to one of claims 9 to 11, characterized by means for cooling the Chamber which contains the source of the acting TeUe and / or the path of the TeUe and / or the contains actual reaction space.

Considered publications:

"BuHetin des Schweizerischen Elektrotechnischen Verein", 48, No. 7, pp. 273 to 282, 1957;

"Nature", 180, No. 4590, pp. 780/781, 1957;

"Electrical World", 145, No. 22, pp. 146 to 148, 1956;

"Electrical engineering and mechanical engineering", 74, issue 12, pp. 261 to 267, 1957;

"Industries atomiques", No. 9/10, pp. -20 to 28, 1957.

1 sheet of drawings