DE1087287B

DE1087287B - Reaktionskammer fuer stromstarke Plasmaentladungen, die mit magnetischen Endverschluessen ausgestattet ist

Info

Publication number: DE1087287B
Application number: DEU6185A
Authority: DE
Inventors: Richard Freeman Post
Original assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Current assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Priority date: 1958-05-08
Filing date: 1959-05-08
Publication date: 1960-08-18
Also published as: GB873057A; FR1223778A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Reaktionskammer für stromstarke Plasmaentladungen, die Mittel zur Einleitung nuklearer Brennstoffteilchen in die Plasma-Reaktionszone aufweist, wobei die Brennstoffteilchen in dieser radial eingeengt sind.

Es ist bereits ein magnetisches Umschließungssystem vorgeschlagen worden, das im wesentlichen durch ein axialsymmetrisches magnetisches Feld gekennzeichnet ist, welches voneinander in Abstand befindliche, gradientenmäßig verstärkte Reflektorfeldbereiche aufweist, die eine Umschließungszone für geladene Teilchen in einem evakuierten Raum bilden. Ferner sind Verfahren und Einrichtungen zur Injektion, zum Einfangen, zur Erhitzung, Verdichtung, Einschließung und Expansion geladener Teilchen (Plasma) und zur Ausnutzung bzw. Verwertung der hierbei auftretenden Produkte verschiedener Reaktionen vorgeschlagen worden. Besondere Bedeutung haben diese Einrichtungen bei Untersuchungen zur Auffindung der Bedingungen zwecks Freisetzung thermonuklearer Reaktionen erlangt. Die Erfindung ist im wesentlichen auf das gleiche Anwendungsgebiet gerichtet, wobei die Bezeichnung »Pyrotron« zur Kennzeichnung von Vorrichtungen und Prozessen der erwähnten Art gewählt wurde. Unter einem »Pyrotron « ist daher eine Vorrichtung der erwähnten Art zu verstehen, bei welcher eine Umschließungs- oder Reaktionszone vorgesehen ist, die durch ein axialsymmetrisches magnetisches Feld gebildet wird, das voneinander in Abstand befindliche, gradientenmäßig verstärkte Reflektorfeldbereiche aufweist.

Bei Pyrotrons der üblichen Art wird ein Plasma, d. h. ein nicht dichtes System hochionisierter Atomkerne mit den dazugehörigen Elektronen aus einem geeigneten thermonuklearen Spaltmaterial (d.h. Deuterium, Tritium od. dgl.) in der Umschließungszone erzeugt, die durch das vorher erwähnte magnetische Feld gebildet wird. Die Plasmateilchen werden sowohl radial als auch axial in der Umschließungszone durch die Gestaltung des magnetischen Umschließungsfeldes begrenzt. Die begrenzten Teilchen werden dann in der Umschließungszone adiabatisch verdichtet, beispielsweise durch eine geeignete Manipulation des Umschließungsfeldes, oder in anderer Weise beeinflußt, um die Teilchenenergie wesentlich zu erhöhen. Wenn den Teilchen eine ausreichende Energie, beispielsweise von 100 keV bei einer entsprechenden Teilchendichte von z. B. 10¹⁴ Teilchen je ecm, innerhalb der Umschließungszone mitgeteilt werden kann, ist es möglich, eine thermonukleare Reaktion herbeizuführen, die dann mit einer außerordentlichen exothermen Energiefreisetzung ihren Fortgang nimmt, wobei geladene Reaktionsprodukte entstehen, die für verschiedene Zwecke verwendet werden können.

Plasmaentladungen, die mit magnetischen

Endverschlüssen ausgestattet ist

Anmelder:
United States

Atomic Energy Commission,
Germantown, Md. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Gaußstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. Mai 1958

Richard Freeman Post, Walnut Creek, Calif.

(V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Damit thermonukleare Reaktionen in Pyrotrons sowie in anderen diesbezüglichen Vorrichtungen, beispielsweise bei solchen, bei denen der »Pincheffekt« verwendet wird, mit einem optimalen Wirkungsgrad überhavtpt ermöglicht werden können, müssen unter anderem auch die Verluste an geladenen Brennstoffteilchen und an den zu erwartenden geladenen= Reaktionsprodukten aus der Umschließungs- oder Reaktionszone der Reaktionskammer so gering wie möglich gehalten werden. Eine der Hauptursachen des Teilchenverlustes aus der Umschließungs- oder Reaktionszone von Pyrotrons sowie bei linearen Pincheffekt-Vorrichtungen und anderen offenendigen Vorrichtungen ist in der direkten Längsabwanderung der Teilchen aus den Enden des Reaktionsbereiches heraus zu sehen. Bei den bekannten linearen Pincheffekt-Vorrichtungen sind die Teilchenverluste sehr groß, da bei ihnen keine wirksamen Mittel zur Längsbegrenzung der Plasmateilchen vorgesehen sind. Es wird daher in bekannten linearen Pincheffekt-Vorrichtungen gewöhnlich ein Betrieb mit hoher Dichte und damit kurzer Übergangsperiode vorgesehen, um die

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A \J \J I Cu

Wahrscheinlichkeit für die Herbeiführung einer thermonuklearen Reaktion in einem Zeitraum zu erhöhen, der im Vergleich zu der Zeit kurz ist, die erforderlich ist, damit die Teilchenverluste an den Enden übermäßig groß werden. Bei den üblichen Pyrotrons sind andererseits die Endverluste an Teilchen wegen der gradientenmäßig verstärkten Reflektorfeld-Endbereiche, die bei der bekannten Pyrotron-Umschließungsfeldkonfiguration verwendet werden, wesentlich geringer. Der größte Teil der Plasmateilchen und/oder geladenen Reaktionsprodukte, die in einer Pyrotron-Umschließungszone begrenzt sind, können durch eine entsprechende zeitliche Erhöhung der magnetischen Intensität von den Reflektorfeldbereichen reflektiert werden. Es tritt jedoch immer noch ein Rest der geladenen Teilchen durch die Reflektorfeldbereiche hindurch und in Längsrichtung der Umschließungszone aus. Dies ist durch den jeweiligen Verlustwinkel der gradientenmäßig verstärkten Reflektorfelder bedingt. Es sind besonders diejenigen Teilchen innerhalb der Umschließungszone, die ein zu hohes Verhältnis der Translationsenergie zur Rotationsenergie relativ zum Gradienten der Reflektorfeldbereiche haben, welche durch die letzeren austreten. Außerdem erfolgt, da die erreichbare Größe des maximalen Reflektorfeldgradienten in der Praxis durch verschiedene Beschränkungen der baulichen Ausbildung begrenzt ist, eine rasche Zunahme der Endverluste an Teilchen aus einer Pyrotron-Umschließungszone üblicher Art, wenn die Energien der begrenzten Teilchen das Reflexionsvermögen der in der Praxis erzielbaren Reflektorfeldbereiche überschreiten.

Hieraus ergibt sich, daß es vorteilhaft ist, für das bevorzugte Anwendungsgebiet verbesserte Endverschlüsse in Pyrotrons, linearen Pincheffekt-Vorrichtungen und den diesbezüglichen anderen offenendigen Vorrichtungen zu verwenden, um Endverluste geladener Teilchen aus den magnetischen Umschließungsoder Reaktionszonen derselben im wesentlichen ausauszuschalten. Die Erfindung ist daher auf die Schaffung eines magnetischen Mehrfachreflektorfeld-Endverschlußbereiches bei Reaktionskammern der erwähnten Art gerichtet.

Außer der erzielbaren wirksameren Umschließung kann die Erfindung dazu angewendet werden, eine kontinuierliche Injektion geladener Teilchen in das statische Feld eines Pyrotrons für kontinuierlichen Betrieb zu bewirken.

Gemäß der Erfindung weist die Reaktionskammer Magnetspulen auf, die in jedem der entgegengesetzten Endbereiche der Reaktionszone angeordnet sind, um längs der Reaktionskammer-Achse ein axialsymmetrisches Magnetfeld zu erzeugen, das mehrere voneinander in axialem Abstand befindliche Knoten-Reflektorfeldbereiche von erhöhter magnetischer Intensität aufweist, welche die erwähnte Reaktionszone an ihren Enden begrenzen und mehrere Fangzellen von geringerer Intensität für geladene Teilchen zwischen den Reflektorfeldbereichen bilden, so daß die Wahrscheinlichkeit, daß Teilchen, die aus der Reaktionszone durch die innersten Reflektorfeldbereiche hindurch austreten, aufeinanderfolgend alle Reflektorfeldbereiche durchdringen, gering ist.

Die Erfindung wird in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung des axialen Verlaufes der magnetischen Intensität des erfindungsgemäßen Mehrfachreflektorfeld-Endbereichs bei Verwendung in einem offenendigen magnetischen Umschließungsfeld für geladene Teilchen, Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt, teilweise in schematischer Darstellung, einer bevorzugten baulichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reaktionskammer zur Erzeugung des magnetischen Endverschlußfeldes nach Fig. 1,

Fig. 3 eine graphische Darstellung des axialen Verlaufes der magnetischen Intensität eines anderen Mehrfachreflektorfeld-Endbereichs zur optimalen Umschließung geladener Teilchen und

Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt, teilweise in schematischer Darstellung, der Ausführungsform nach Fig. 2 zur Erzeugung des Endverschlußfeldes nach Fig. 3.

Zunächst sei auf die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform Bezug genommen, bei welcher Magnetspulen zur Erzeugung eines axialsymmetrischen Magnetfeldes mit einer Vielzahl von voneinander in Abstand befindlichen Knotenreflektorfeldbereichen H₁. vorgesehen sind, welche verbesserte Endverschlußbereiche H₁, H₂ bilden, die einen weniger starken Mittelfeldumschließungs- oder Reaktionsbereich von der Intensität H₀ eines Pyrotrons, einer linearen Pincheffekt-Vorrichtung usw. begrenzen. Durch die Erfindung werden daher Endverschlußbereiche geschaffen, in denen die Mehrfachreflektorfeldbereiche H₁. eine Folge von magnetischen Barrieren darstellen, welche zwischen sich eine Vielzahl von Fangzellen H_c für geladene Teilchen bilden.

Für die erfindungsgemäßen Einrichtungen zur Erzeugung von Endverschlußfeldern sind verschiedene bauliche Anordnungen möglich und werden nachstehend verschiedene mögliche Formen beschrieben. Beispielsweise kann die Einrichtung zur Felderzeugung, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Anzahl gleichachsig angeordneter, voneinander in Abstand befindlicher Magnetspulen 11 aufweisen, die in Umfangsrichtung um den Vakuumbehälter 12 einer Umschließungsvorrichtung für geladene Teilchen, beispielsweise eines Pyrotrons, einer linearen Pincheffekt-Vorrichtung od. dgl., angeordnet sind. Die voneinander in Abstand befindlichen Magnetspulen 11 sind vorzugsweise um die Endbereiche des Vakuumbehälters 12 benachbart dem Reaktionsbereich H₀ angeordnet, der im Falle eines Pyrotrons beispielsweise mittels einer mittig angeordneten nicht gezeigten Umschließungsfeldmagnetspule erzeugt wird. Die Magnetspulen 11 sind in der Größe und in der Verteilung der Windungen vorzugsweise identisch, wobei die Windungsverteilung über die Länge jeder Magnetspule gleichmäßig gemacht werden kann, daß sie von beiden Enden zur Mitte jeder Magnetspule zunimmt, um eine geeignete Gestaltung des bei der Erregung der Magnetspule erzeugten Magnetfeldes zu erleichtern. Da sich die Intensität des durch eine Magnetspule erzeugten axialsymmetrischen Magnetfeldes in Achsrichtung nach der Gleichung

(a² + Ζψ

ändert, wobei N=ZaM der Windungen, £=Erregungsstrom, &=radialer Abstand, Z=axialer Abstand, ist die magnetische Feldintensität in der Mitte jeder Magnetspule 11 am größten und nimmt in der axialen Richtung nach jeder Seite von der Mitte aus rasch ab. Ferner ist zu beachten, daß die Feldintensität sich direkt mit der Windungszahl N und dem Erregungsstrom / verändert. Daher können, wenn alle Magnetspulen 11 miteinander hinsichtlich der Zahl und der Verteilung der Windungen, wie vorangehend beschrie-

ben, identisch sind und ausreichende axiale Abstände jektion von zusätzlichen Brennstoffionen in die Zellen voneinander haben, die Magnetspulen parallel geschaltet aus den Ionenquellen 14, hoch. Das Verhältnis der und an eine Gleichstromquelle 13 angeschlossen werden, Energiekomponenten eines kollidierenden Teilchens um die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Mehr- kann in günstiger Weise verändert werden (d. h., das fachreflektorfeldverschlüsse H₁, H₂ zu erzeugen. Die 5 Verhältnis kann ausreichend verringert werden), der-Maxima der Reflektorfeldbereiche H₁. fallen mit der art, daß das Teilchen vom zweiten Reflektorfeldjeweiligen Mitte der Magnetspulen 11 zusammen, bereich H_r2 reflektiert wird, so daß es dann innerhalb während die Zellenbereichefi;. mit denZwischenräumen der Zelle H_C1 zwischen den Reflektorfeldbereichen H_n, zwischen diesen zusammenfallen. Hierbei ist zu er- H_T% während eines verhältnismäßig langen Zeitraums wähnen, daß die Magnetspulen 11 gegebenenfalls io wechselweise hin- und herreflektiert wird. Das Teildurch mehrere gleichartige Stromquellen gesondert chen erleidet schließlich eine Kollision oder Kollierregt oder in Hintereinanderschaltung durch eine sionen, welche das Verhältnis der Rotationsenergie einzige Stromquelle 13 erregt werden können, um zu der axialen Energie um einen Betrag verringert, ebenfalls die Mehrfachreflektorfeldverschlüsse gemäß der ausreicht, daß das Teilchen einen der Reflektorder Erfindung zu erzeugen. 15 feldbereiche H_n, H_T2 durchdringt. Wenn die Reflek-Hinsichtlich des axialen Abstandes zwischen den torfeldbereiche H_r gleiche Intensität haben, besteht einander benachbarten Magnetspulen 11 ist besonders eine 50°/Mge Wahrscheinlichkeit, daß das Teilchen zu erwähnen, daß der genaue Abstand vorzugsweise durch den Reflektorfeldbereich H_n hindurchtritt und so gewählt wird, daß die Länge jeder Fangzelle H_e auf diese Weise zum Reaktionsbereich H₀ zurückzwischen aufeinanderfolgenden Reflektorfeldbereichen ao geführt wird, in welchem eine hohe Wahrscheinlichkeit H_r mindestens gleich der mittleren freien Stoßweg- besteht, daß das Teilchen eine günstige Kollision erlange für Kollisionen der Brennstoffionen (z. B. Deu- leidet und zurückgehalten wird. In ähnlicher Weise teronen) und vorzugsweise dieser bei der jeweiligen besteht eine 5O°/oige Wahrscheinlichkeit, daß das Teil-Teilchendichte und Energie des Brennstoffplasmas chen den Reflektorfeldbereich H_r2 durchdringt und in innerhalb des Reaktionsbereiches H₀ im wesentlichen 25 die zweite Fangzelle H_cz eintritt und sich dort, ähngleich ist. Damit der Abstand zwischen den Magnet- lieh wie vorangehend für die Zelle H_cl beschrieben, spulen 11 möglichst kurz gehalten werden kann und verhält. Es kann natürlich vorkommen, daß Teilchen damit die Gesamtlänge der Vorrichtung, in der sie ver- auch den zweiten Reflektorfeldbereich H_r2 aus anderen wendet werden, so klein wie möglich ist, kann die als den vorerwähnten Gründen durchdringen. Beimittlere freie Stoßweglänge für die Teilchenkolli- 30 spielsweise kann ein Teilchen den ersten Reflektorfeldsionen innerhalb der Zellen H_c dadurch verhältnis- bereich H_n durchdringen und keine günstige Kollimäßig kurz gemacht werden, daß zusätzliche Brenn- sion innerhalb der ersten Zelle H₀₁ erleiden. Da dann stoffionen und raumladungsneutralisierte Elektronen das Verhältnis der Rotationsenergie zur axialen (d. h. ein Plasma) mit ausreichenden Mengen und Energie des Teilchens unverändert ist, durchdringt entsprechenden Energien eingeleitet werden, so daß 35 das Teilchen den zweiten Reflektorfeldbereich H_r2. innerhalb der Zellen eine Teilchendichte und -energie Beim Eintritt in die zweite Zelle H_c2 besteht jedoch erhalten wird, die mit einer mittleren freien Weglänge eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß das Teilchen nunvereinbar ist, welche im wesentlichen gleich einer be- mehr dort eine günstige Kollision erfährt und in dieser stimmten, verhältnismäßig kurzen Zellenlänge ist. Um Zelle H_c2 während eines beträchtlichen Zeitraumes dies zu erleichtern, werden Brennstoffplasmaquellen 40 eingeschlossen wird. Daher nimmt die Wahrschein-14 geeigneter Art vorzugsweise innerhalb des Vakuum- lichkeit, daß Teilchen, die aus der Reaktionszone H₀ behälters 12 an Stellen zwischen den Magnetspulen 11 in axialer Richtung durch die ersten Reflektorfeldangeordnet, um Brennstoffionen in die Zellen H₁. bereiche H_n austreten, in die übrigen Mehrfachreflekzwischen den Reflektorfeldbereichen H₁. zu injizieren. torfeldbereiche H₁. eintreten und daher aus den Ver-Diese B rennstoffionetiin jektion kann in der bei den 45 Schlüssen H₁, H₂ austreten, rasch in exponentieller Pyrotroninjektionsverfahren üblichen Weise erfolgen. Weise mit zunehmender Zahl dieser Reflektorfeld-Zur Betrachtung der Wirkungsweise der erfindungs- bereiche ab. Außerdem nimmt die Wahrscheinlichkeit, gemäßen Mehrfachreflektorfeldverschlüsse H₁, H₂ zur daß Teilchen, die durch die ersten Reflektorfeld-Verringerung der Teilchenverluste aus dem Reaktions- bereiche H_n austreten, schließlich zum Reaktionsbereich H₀ ist zu erwähnen, daß Teilchen, die schrau- 50 feldbereich H₀ zurückgeführt werden, in ähnlicher benförmige Bahnen durchlaufen, welche um magne- Weise mit zunehmender Zahl der Reflektorfeldtische Kraftlinien in der üblichen Weise im Reaktions- bereiche H₁. zu. Die erfindungsgemäßen Mehrfachbereich H₀ zentriert sind und deren axiale Energie- reflektorfeld-Endverschlußbereiche H₁, H₂ bilden dakomponente relativ zu ihrer Rotationsenergiekompo- her ein außerordentlich wirksames Mittel, Endverluste nente zu groß ist, durch den ersten Reflektorfeld- 55 an Teilchen aus der Reaktions- oder Umschließungsbereich H_n in einer Weise hindurchtreten können, die zone im wesentlichen auszuschalten,
sich aus den Teilchenverlusten durch die Einfach- Die Wahrscheinlichkeit des Teilchenaustritts durch reflektorfeldbereiche bei der üblichen Pyrotron-Um- die erfindungsgemäßen Reflektorfeld-Endverschlußschließungsfeldgeometrie ergibt. Bei den erfindungs- bereiche kann dadurch auf ein Mindestmaß herabgemäßen Endverschlüssen H₁, H₂ treten jedoch die- 60 gesetzt werden, daß diese Endverschlußbereiche in jenigen Teilchen, die durch die ersten Reflektorfeld- der in Fig. 3 dargestellten Weise abgeändert werden, bereiche H_n hindurchtreten, in die ersten Fang- Bei dem in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen zellen H_n ein, wobei ein hoher Grad von Wahrschein- Endverschlußbereich H_s sind mehrere voneinander in lichkeit besteht, daß in diesem Teilchenkollisionen Abstand befindliche Reflektorfeldbereiche H₁. vorgestattfinden, welche deren Verhältnis von axialer 65 sehen, bei denen die maximale Intensität und die InEnergie zur Rotationsenergie verändern. Die Kolli- tensität der Zellenbereiche H_c zwischen diesen um sionswahrscheinlichkeit ist infolge der Einstellung der Teilbeträge in Richtung zum Reaktions- oder Um-Zellenlänge relativ zur mittleren freien Weglänge, Schließungsfeldbereich H₀ abnimmt. Der Verschlußwie vorangehend beschrieben, d. h. infolge des gewähl- bereich H₃ kann durch die in Fig. 2 dargestellte FeIdten Abstandes der Magnetspulen 11 und/oder der In- 70 erzeugungseinrichtung erzielt werden, wenn diese so

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abgeändert wird, daß die den Magnetspulen zugeführten Erregerströme, vom Reaktionsbereich H₀ aus nach außen aufeinanderfolgend, zunehmen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Gleichstromquelle 13 mit den Magnetspulen 11 über eine entsprechende Anzahl von Widerständen 16, wie in Fig. 4 gezeigt ist, parallel geschaltet wird. Die Werte der mit den Magnetspulen 11 verbundenen Widerstände 16 nehmen in Richtung zu den beiden Vakuumbehälter-Enden um Teilbeträge ab. Durch die Erregung der Magnetspulen 11 in der beschriebenen Weise wird daher ein Verschlußbereich H₃ erzeugt, bei welchem die maximale Intensität der Reflektorfeldbereiche H₁. und der Zellenbereiche H_c um Teilbeträge in Richtung zur Reaktionszone H₀ abnimmt. Der End-Verschlußbereich H₃ kann auch dadurch erzeugt werden, daß mehrere Gleichstromquellen verwendet werden, derart, daß die Magnetspulen 11 durch um Teilbeträge nach außen zunehmende Ströme gespeist werden. Gegebenenfalls kann die Zahl der Windungen der Magnetspulen 11 bei jeder in Richtung nach außen folgenden Magnetspule um einen Teilbetrag größer sein, wobei die Magnetspulen alle mit dem gleichen Strom erregt werden. Da der Endverschlußbereich H₃, wenn dieser in irgendeiner Weise, wie vorangehend beschrieben, erzeugt wird, Reflektorfeldbereiche H_T und Zellen H_c von in Richtung nach außen zunehmender Intensität aufweist, nimmt das Teilchenumschließungsvolumen, das durch den Feldverschluß eingeschlossen ist, in radialer Richtung nach außen zu ab. Daher ist es aus Gründen der Materialersparnis u. dgl. vorzuziehen, daß die durch die Magnetspulen 11 eingeschlossenen Endbereiche des Vakuumbehälters 12, wie in Fig. 4 gezeigt ist, in Achsrichtung nach außen mit einer Verjüngung ausgebildet werden.

Infolge der beschriebenen Anordnung ist die Teilchendichte in der Reaktionszone H₀ am größsten und wird in den nach außen aufeinanderfolgenden Zellen H_c des Verschlußbereiches H₃ zunehmend geringer. Außerdem erfolgt die Teilchendiffusion aus den Zellen vorzugsweise in Richtung des Reflektorfeldmaximums von geringerer Intensität. Es ist daher wahrscheinlicher, daß ein Teilchen, das beispielsweise in der ersten Zelle H_n eingeschlossen ist, anfänglich oder schließlich ein Verhältnis der Rotationsenergie zur axialen Energie besitzt, das zwar für das Durchdringen des Reflektorfeldes H_n von geringerer Intensität ausreichend klein ist, jedoch nicht klein genug ist für die Durchdringung des Reflektorfeldes H_r2 von höherer Intensität. Die Teilchen diffundieren daher vorzugsweise in Richtung des Maximums H_n von geringerer Intensität zum Reaktionsbereich H₀. Die Wahrscheinlichkeit, daß ein Teilchen in Achsrichtung aus dem Reaktionsbereich H₀ austritt, durch alle Reflektorfeldbereiche H₁. hindurchtritt, so daß es in Achsrichtung durch den Feldverschlußbereich Ji₃ hin · durch austritt, ist optimal klein.

Der vorangehend beschriebene, sich um Teilbeträge verändernde Mehrfachfeldverschlußbereich H₃ kann mit Vorteil dazu verwendet werden, die Injektion geladener Teilchen oder von Brennstoffplasma in den Umschließungs- oder Reaktionsbereich H₀ verschiedenartig gebauter Reaktionskammern zu erleichtern. Die Quellen geladener Teilchen bzw. Plasmaquellen 14, die dazu verwendet werden, die mittlere freie Stoßweglänge für Teilchenkollisionen innerhalb der Zellenbereiche H_c einzustellen, bewirken, wie vorangehend beschrieben, auch eine kontinuierliche Injektion von Brennstoffteilchen in den Reaktionsbereich H₀. Die Verhältnisse sind daher derart, daß im wesentlichen alle in die Zellen H_c injizierten Teilchen schließlich vorzugsweise aus den äußeren Zellenbereichen von höherer Intensität in die inneren Zellbereiche von aufeinanderfolgend niedrigerer Intensität diffundieren. Die erfmdungsgemäße Anordnung ergibt daher einekontinuierliche Ansammlung geladener Teilchen oder von Plasma im Reaktionsbereich H₀ einer Reaktionskammer. Die in der Fig. 1 dargestellten und vorangehend beschriebenen Endverschlußbereiche H₁, H₂ können natürlich in ähnlicher Weise dazu verwendet werden, eine kontinuierliche Injektion von thermonuklearem Brennstoff in den Reaktionsbereich H₀ herbeizuführen, jedoch mit einem geringeren Wirkungsgrad, da die Diffusionswahrscheinlichkeit aus jedem Feldbereich H_c in beiden Achsrichtungen gleich ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind noch weitere Ausführungsformen für magnetische Mehrfachendverschlüsse möglich.

Claims

Patentansprüche:

1. Reaktionskammer für stromstarke Plasmaentladungen, die Mittel zur Einleitung nuklearer Brennstoffteilchen in die Plasma-Reaktionszone aufweist, wobei die Brennstoffteilchen in dieser radial eingeengt sind, gekennzeichnet durch Magnetspulen, die in jedem der entgegengesetzten Endbereiche der Reaktionszone angeordnet sind, um längs der Reaktionskammer-Achse ein axialsymmetrisches Magnetfeld zu erzeugen, das mehrere voneinander in axialem Abstand befindliche Knoten-Reflektorfeldbereiche von erhöhter magnetischer Intensität aufweist, welche die erwähnte Reaktionszone an ihren Enden begrenzen und mehrere Fangzellen von geringerer Intensität für geladene Teilchen zwischen den Reflektorfeldbereichen bilden, so daß die Wahrscheinlichkeit, daß Teilchen, die aus der Reaktionszone durch die innersten Reflektorfeldbereiche hindurch austreten, aufeinanderfolgend alle Reflektorfeldbereiche durchdringen, gering ist.

2. Reaktionskammer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere in axialem Abstand voneinander befindliche, gradientenmäßig verstärkte Reflektorfeldbereiche, wobei die Zellenbereiche eine axiale Länge haben, die mindestens gleich der mittleren freien Stoßweglänge für Kollisionen der Brennstoffteilchen untereinander haben.

3. Reaktionskammer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorfeldbereiche sowie die Zellenbereiche in der Intensität um Teilbeträge in Richtung zur Reaktionszone abnehmen.

4. Reaktionskammer nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch Brennstoff-Plasmaquellen, welche mit den Zellenbereichen in Verbindung stehen und dazu dienen, Brennstoffteilchen in diese mit einer Menge und mit Energien zu injizieren, die in den Zellenbereichen eine mittlere freie Stoßweglänge für Teilchenkollisionen ergeben, welche im wesentlichen gleich der axialen Länge der Zellen ist.

5. Reaktionskammer nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Anzahl von gleichachsig um jeden seiner Endbereiche angeordneten Magnetspulen, die bei Erregung ein axialsymmetrisches magnetisches Endverschlußfeld erzeugen, das mehrere gradientenmäßig verstärkte

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Reflektorfeldbereiche aufweist, deren Maxima jeweils in der Mitte der Magnetspulen· zusammenfallen.

6. Reaktionskammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichstromquelle Erregungsströme von mit Teilbeträgen zunehmender

Größe an die nach außen aufeinanderfolgenden Magnetspulen liefert.

7. Reaktionskammer nach den Ansprüchen 5 und 6, gekennzeichnet durch an seinen beiden Enden vorgesehene, sich nach außen verjüngende Behälterverlängerungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen