DE1102302B

DE1102302B - Device with magnetic mirrors for generating high plasma temperatures

Info

Publication number: DE1102302B
Application number: DEC20726A
Authority: DE
Inventors: Robert R Warnecke; Oskar Dohler
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1959-02-06
Filing date: 1960-02-05
Publication date: 1961-03-16
Also published as: FR1224262A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen mit magnetischen Spiegeln zur Erzeugung hoher Plasmatemperaturen und mit Mitteln zur Erhöhung der Energie der Teilchen in den Ebenen senkrecht zum magnetischen Begrenzungsfeld.The invention relates to devices with magnetic mirrors for generating high plasma temperatures and with means for increasing the energy of the particles in the planes perpendicular to the magnetic Boundary box.

Bei solchen Vorrichtungen ist der allgemeine Aufbau von der Art, daß innerhalb eines evakuierten Gefäßes ein longitudinales Magnetfeld erzeugt wird, das mit Ausnahme bestimmter Abschnitte, in denen die Kraftlinien zusammengezogen oder verdichtet werden, gleichförmig ist. Jeder dieser Verdichtungsbereiche bildet dabei einen magnetischen Spiegel, der die geladenen Teilchen, die sich gegen ihn bewegen, reflektiert, wobei die Art der Ladung der Teilchen keine Rolle spielt. Die Gesamtheit der Feldlinien des longitudiinalen magnetischen Feldes mit den Verdichtungen an ihren Enden bilden eine sogenannte »magnetische Flasche«, die das Plasma einschließt und verdichtet, während gleichzeitig damit das Plasma in einem von den Gefäßwänden isolierten Bereich des Raumes gehalten wird.In such devices, the general construction is that within an evacuated vessel a longitudinal magnetic field is generated which, with the exception of certain sections in which the Lines of force are contracted or compressed, is uniform. Each of these densification areas forms a magnetic mirror that reflects the charged particles moving against it, the type of charge on the particles is irrelevant. The totality of the field lines of the longitudinal magnetic field with the condensations at their ends form a so-called »magnetic Bottle «, which encloses and compresses the plasma, while at the same time the plasma in one of the vessel walls is kept in an isolated area of the room.

Es ist bekannt, daß magnetische Flaschen bekannter Art nicht vollkommen dicht sind. Bezeichnet man mit B_m die Stärke des magnetischen Feldes innerhalb des Bereiches des magnetischen Spiegels, mit B₀ die Intensität des magnetischen Feldes zwischen den Bereichen der magnetischen Spiegel und mit E₁ und E₂ die Energien der Teilchen in Parallelrichtung zum Feld B₀ bzw. in einer senkrecht dazu verlaufenden Ebene, so ist folgende Bedingung bekannt:It is known that magnetic bottles of the known type are not perfectly tight. B _{m denotes} the strength of the magnetic field within the area of the magnetic mirror, B _{0 denotes} the intensity of the magnetic field between the areas of the magnetic mirrors and E ₁ and E _{2 denote} the energies of the particles in the direction parallel to the field B ₀ or in a plane perpendicular to it, the following condition is known:

TTTT RR.

-1.-1.

E₂ ~*^ B₀ E ₂ ~ * ^ B ₀

Unter dieser Bedingung werden die Teilchen im Inneren der magnetischen Flaschen von den Spiegeln reflektiert.Under this condition, the particles inside the magnetic flasks are removed from the mirrors reflected.

Ist diese Bedingung für bestimmte Teilchen nicht erfüllt, so entweichen diese durch die sogenannten »Verschlüsse« der Flasche, die durch die magnetischen Spiegel gebildet werden.If this condition is not met for certain particles, these escape through the so-called "Closures" of the bottle, which are formed by the magnetic mirrors.

Für praktische Zwecke kann jedoch das Ver-For practical purposes, however, the

hältnis--^-nicht über einen Betrag von etwa 10 erhöht werden. Da bei bekannten Einrichtungen der Wert von E₂ verglichen mit E₁ im allgemeinen klein ist, so ist für einen großen Anteil der Teilchen das Ver-ratio - ^ - cannot be increased beyond an amount of about 10. Since in known devices the value of E _{2 is} generally small compared to E _1, the ratio for a large proportion of the particles is

hältnis ~- größer als etwa 9, so daß diese Teilchen, fürratio ~ - greater than about 9, so that these particles, for

die vorgenannte Bedingung nicht erfüllt ist, durch die Verschlüsse oder Stopfen der magnetischen Flasche entweichen.the aforementioned condition is not met by the closures or stoppers of the magnetic Bottle escape.

Ziel der Erfindung ist, eine Vorrichtung mit magnetischen Spiegeln zur Erzeugung hoher Plasmatemperaturen zu schaffen, bei der die im vorstehenden beVorrichtung mit magnetischen Spiegeln
zur Erzeugung hoher PlasmatemperaturenThe aim of the invention is to provide a device with magnetic mirrors for generating high plasma temperatures, in which the above device with magnetic mirrors
for generating high plasma temperatures

Anmelder:Applicant:

Compagnie GeneraleCompagnie Generale

de Telegraphie sans FiI,de Telegraphie sans FiI,

ParisParis

Vertreter: Dr. W. Müller-Bore und Dipl.-Ing. H. Gralfs, Patentanwälte, Braunschweig, Am Bürgerpark 8Representative: Dr. W. Müller-Bore and Dipl.-Ing. H. Gralfs, Patent attorneys, Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 6. Februar 1959Claimed priority:
France 6 February 1959

Robert R. Warnecke und Oskar Dohler, Paris,
sind als Erfinder genannt wordenRobert R. Warnecke and Oskar Dohler, Paris,
have been named as inventors

schriebenen Nachteile wirksam eliminiert sind und die Dichtheit der magnetischen Flasche verbessert ist.described disadvantages are effectively eliminated and the tightness of the magnetic bottle is improved.

Ein Ziel der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung der beschriebenen Art zu schaffen, die die den Vorrichtungen bekannter Art anhaftenden Nachteile nicht aufweist und bei der die Dichtheit der magnetischen Flasche in bezug auf die Teilchen des Plasmas verbessert ist.It is therefore an object of the invention to provide a device of the type described which does not have the disadvantages inherent in devices of the known type and in which the tightness of the magnetic bottle is improved with respect to the particles of the plasma.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, bei der die kinetischen Energien der Teilchen nicht nur in der Ebene parallel zum longitudinalen Magnetfeld, sondern auch in den Ebenen senkrecht dazu relativ groß sind.Another object of the invention is to provide a device in which the kinetic Energies of the particles not only in the plane parallel to the longitudinal magnetic field, but also in the Planes perpendicular to it are relatively large.

Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, die nur zur Erläuterung mehrere Ausführungsformen gemäß der Erfindung zeigen, näher offenbart.These and other objects, features, and advantages of the invention will become apparent from the following description in FIG Connection with the drawings, which are only illustrative of several embodiments according to the invention show revealed in more detail.

Fig. 1 ist ein axialer Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Plasmaverdichtungsvorrichtung nach der Erfindung.Fig. 1 is an axial longitudinal section through a first embodiment of a plasma compression device according to the invention.

Fig. 2 ist ein axialer Längschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Plasmaverdichtungsvorrichtung, die mit einem Teilchenbeschleuniger kombiniert ist;2 is an axial longitudinal section through a second embodiment of a plasma compression device according to the invention, which is combined with a particle accelerator;

Fig. 3 ist ein axialer Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, die in Verbindung mit einer Vorrichtung zur adiabatischen Verdichtung verwendet wird.Fig. 3 is an axial longitudinal section through a further embodiment of the invention, which in connection is used with a device for adiabatic compression.

Fig. 4 ist ein axialer Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei derFig. 4 is an axial longitudinal section through a further embodiment according to the invention, in which

109 530/435109 530/435

3 43 4

eine Kombination mit einem gekreuzten elektrostati- die Zusammenziehungen der magnetischen FeId-a combination with a crossed electrostatic - the contractions of the magnetic field -

schen Feld verwendet wird; linien3 an den Stellen 6 und 7. Die Gesamtheit dercen field is used; lines3 at positions 6 and 7. The entirety of the

Fig. 5 ist ein Ausschnitt einer modifizierten Aus- Feldlinien 6, 3 und 7 bilden die sogenannte »magne-Fig. 5 is a section of a modified field lines 6, 3 and 7 form the so-called »magnetic

führungsform nach der Erfindung, bei der eine Korn- tische Flasche«,management form according to the invention, in which a grain bottle «,

bination mit einem Hochfrequenzfeld verwendet wird; 5 Erfindungsgemäß ist ein zweites Magnetfeld, dessenbination is used with a high frequency field; 5 According to the invention is a second magnetic field whose

Fig. 6 und 7 zeigen einen axialen Längsschnitt Feldlinien im wesentlichen senkrecht zu den Feldbzw, einen Querschnitt (bei 7-7 von Fig. 6) einer wei- linden 3 verlaufen, innerhalb des Gefäßes 1 aufgebaut, teren abgewandelten Ausführung gemäß der Erfin- Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird das zweite dung, bei der ein Leitersystem zur Erzeugung eines Feld durch einen Stromfluß z. B. in Richtung des transversalen Magnetfeldes verwendet wird; io Pfeiles 8 im Leiter 9, der parallel zu den Feldlinien 36 and 7 show an axial longitudinal section of field lines essentially perpendicular to the field or a cross-section (at 7-7 of FIG. 6) of a sinuous 3, built up inside the vessel 1, Direct modified embodiment according to the invention. In the embodiment of FIG. 1, the second manure in which a conductor system for generating a field by a current flow z. B. in the direction of the transverse magnetic field is used; io arrow 8 in the conductor 9, which is parallel to the field lines 3

Fig. 8 ist eine schematische perspektivische Ansicht verläuft und das Gefäß 1 von dessen einem Ende zumFig. 8 is a schematic perspective view extending and the vessel 1 from one end thereof to

einer abgewandelten Ausführungsform gemäß der Er- anderen durchquert, hervorgerufen. Der Strom wirda modified embodiment according to the other traversed, caused. The stream will

findung zur Speisung der Leiter gemäß den Fig. 6 von einer geeigneten Quelle 10, die mit den EndenFinding for feeding the conductors according to FIG. 6 from a suitable source 10, which is connected to the ends

und 7; des Leiters 9 verbunden ist, geliefert. Die durch denand 7; of the conductor 9 is connected, supplied. The through the

Fig. 9 und 10 zeigen einen axialen Längsschnitt in 15 Strom im axialen Leiter 9 erzeugten magnetischen9 and 10 show an axial longitudinal section in 15 magnetic current generated in the axial conductor 9

der Linie 9-9 von Fig. 10 bzw. einen Ausschnitt- in Feldlinien sind in Fig. 1 durch die mit dem Bezugs-the line 9-9 of Fig. 10 or a section in field lines are shown in Fig. 1 by the reference

der Linie 10-10 von Fig. 9 einer weiteren abgewan- zeichen B bezeichneten Kreise schematisch angedeutet,the line 10-10 of FIG. 9 of a further circle denoted by B , indicated schematically,

delten Ausführungsform nach der Erfindung, bei der Dem Gefäß 1 werden durch bekannte Quellen, dieThe third embodiment according to the invention, in which the vessel 1 is obtained from known sources, the

ein Gefäß in Form eines Toroids verwendet wird; hohle Strahlen erzeugen und beispielsweise an gegen-a vessel in the form of a toroid is used; generate hollow beams and, for example, at opposing

Fig. 11 und 12 zeigen einen axialen Längsschnitt 20 überliegenden Enden der Vorrichtung angeordnet in der Linie 11-11 von Fig. 12 bzw. einen Querschnitt sind, Ionen und Elektronen eingespritzt. Links in in der Linie 12-12 von Fig. 11 einer abgewandelten Fig. 1 ist schematisch die Quelle 11 eines hohlen Ausführungsform der in den Fig. 9 und 10 beschrie- Ionenstrahles 12 angedeutet, die die Ionen in einer benen Vorrichtung, bei der ein System von Strom- zum Pfeil 8 entgegengesetzten Richtung einspritzt. Es leitern zur Erzeugung eines magnetischen Querfeldes 25 ist klar, daß diese besondere Anordnung nur zu Erverwendet wird. läuterungszwecken dient, ohne die Erfindung, bei der11 and 12 show an axial longitudinal section 20 arranged overlying ends of the device on line 11-11 of Fig. 12 and a cross section, respectively, ions and electrons are injected. Links in on the line 12-12 of Fig. 11 of a modified Fig. 1, the source 11 is schematically a hollow one Embodiment of the ion beam 12 described in Figs. 9 and 10 indicated, which the ions in a benen device, in which a system injects from the direction of the current in the opposite direction to arrow 8. It conductors for generating a magnetic transverse field 25 it is clear that this particular arrangement is only used will. Purification purposes, without the invention, in which

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch auch andere, analoge Einrichtungen verwendet wer-The device according to the invention can therefore also be used with other, analog devices.

gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um ein den können, darauf zu beschränken. Die Quelle descharacterized in that means are provided to limit one to the can. The source of the

zweites magnetisches Feld, das senkrecht zum magne- Ionenstrahles 11, die von einem Behälter 13 für einsecond magnetic field that is perpendicular to the magne ion beam 11, which is from a container 13 for a

tischen Begrenzungsfeld verläuft, im Inneren der 30 Gas, z. B. Deuterium, gespeist wird, ist in der Zeich-tables boundary field runs inside the 30 gas, z. B. Deuterium, is fed, is in the drawing

Vorrichtung aufzubauen. nung nur schematisch dargestellt.Build device. tion only shown schematically.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird Die rechts in Fig. 1 dargestellte ElektronenkanoneAccording to a preferred embodiment, the electron gun shown on the right in FIG

das zweite Magnetfeld durch einen Stromfluß in einem ist nach bekannten elektronenoptischen Prinzipien auf-the second magnetic field is generated by a current flow in one according to known electron-optical principles.

oder mehreren Leitern, die innerhalb oder außerhalb gebaut, weist gegeneinander gekreuzte Felder auf undor more ladders, built inside or outside, has fields crossed against each other and

der Vorrichtung parallel zum begrenzenden magne- 35 dient zur Injektion eines rotationssymmetrisehenthe device parallel to the limiting magnet is used to inject a rotationally symmetrical

tischen Feld verlaufen, aufgebaut. hohlen Elektronenstrahles in das Gefäß 1. Die einzigetables field run, built up. hollow electron beam into the vessel 1. The only one

Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch Kombi- Besonderheit, dadurch gegeben, daß die gewünschte nationen der vorstehend beschriebenen Vorrichtung Richtung des Elektronenstrahles 14 mit der Richtung mit anderen bekannten Einrichtungen, wie Ionen- des Pfeiles 8 zusammenfällt, besteht darin, daß die beschleunigern oder Elektronenbeschleunigern, die 40 Kathode 15 auf der äußeren Elektrode 16 angebracht mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern ist, während die Anode 17 innerhalb der Elektrode 16 arbeiten und in bezug auf die Achse der Vorrichtung liegt. Das elektrische Feld ist demzufolge von außen rotationssymmetrisch sind, wie anderen Orts (USA.- nach innen gerichtet und bestimmt, zusammen mit Patentschrift 2 880 353) beschrieben ist, oder Vor- der Richtung des magnetischen Feldes, das durch richtungen zur adiabatischen Verdichtung des Pias- 45 die Kreise B angedeutet ist, die Bewegung der Elekmas, oder Vorrichtungen, die ein eleketrisches Feld tronen von rechts nach links, wie aus der Fig. 1 hersenkrecht zum magnetischen Begrenzungsfeld auf- vorgeht und für den vorliegenden Fall erwünscht ist. weisen, wie anderen Orts (USA.-Patentschrift An die Spannungsquelle 18 sind die Anode 17 und 2 868 991) beschrieben ist. die Kathode 15 angeschlossen. Die Anode 17 ist anIn addition, the invention also relates to a combination feature, given that the desired nations of the device described above, the direction of the electron beam 14 coincides with the direction of other known devices, such as the ion of the arrow 8, is that the accelerators or electron accelerators, the 40 cathode 15 is mounted on the outer electrode 16 with crossed electric and magnetic fields, while the anode 17 work inside the electrode 16 and lies with respect to the axis of the device. The electric field is therefore rotationally symmetrical from the outside, as described in another location (USA.- inward and determined, together with patent specification 2 880 353), or in front of the direction of the magnetic field, which is caused by directions for adiabatic compression of the pias 45, the circles B are indicated, the movement of the Elekmas, or devices that trigger an electrical field from right to left, as shown in FIG. 1 perpendicular to the magnetic boundary field and is desirable for the present case. show, as described elsewhere (United States patent to the voltage source 18, the anode 17 and 2,868,991) is described. the cathode 15 connected. The anode 17 is on

In dem Fall, bei dem in der Achse der Vorrichtung 50 einer Scheibe 19, die eine dichte Endwand inner-In the case where in the axis of the device 50 a disc 19, which has a tight end wall inside

ein Leiter verläuft, durch den der magnetisierende halb des Gefäßes 1 bildet und einen Spalt 20 zuma conductor runs through which the magnetizing half of the vessel 1 forms and a gap 20 to the

Strom fließt, wird die Injektion der Ionen und Elek- Durchtritt des Elektronenstrahles 14 aufweist, be-Current flows, the injection of the ions and elec- tron beam 14 has passage, loading

tronen vorzugsweise an gegenüberliegenden Enden der festigt. Eine öffnung 21 verbindet das Gefäß 1 destrons preferably at opposite ends of the consolidates. An opening 21 connects the vessel 1 of the

Vorrichtung in Form eines hohlen Strahles durchge- Elektronenkanonenteiles mit einer VakuumpumpeDevice in the form of a hollow beam through electron gun part with a vacuum pump

führt. 55 (nicht dargestellt) bekannter Konstruktion.leads. 55 (not shown) of known construction.

Die Erfindung betrifft aber auch Vorrichtungen A b "t
mit magnetischen Spiegeln, wie vorstehend beschrie- ^{Γ ei sweise}
ben, die ein Gefäß oder eine Hülle in Form eines Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung arbeitet in Toroids enthalten, wobei das begrenzende magnetische der gleichen Weise wie schon bekannte, mit magne-FeId in Richtung der Rotationsachse des Toroids ver- 60 tischen Spiegeln ausgerüstete Vorrichtungen zur Erläuft, zeugung hoher Plasmatemperaturen. Die DichtheitHowever, the invention also relates to devices A b "t
with magnetic mirrors, as previously described ^{Γ ei sweise}
The device shown in FIG. 1 operates in toroids, the limiting magnetic being equipped with mirrors that are rotated in the same way as already known, with a magnetic field in the direction of the axis of rotation of the toroid Devices for running, generating high plasma temperatures. The tightness

In den Zeichnungen werden bei allen Figuren zur der Flasche (6, 3 und 7) ist jedoch verbessert, da so-In the drawings, however, the bottle (6, 3 and 7) is improved in all figures because

Kennzeichnung entsprechender Teile gleiche Bezugs- wohl die Elektronen als auch die Ionen nach ihrerMarking of corresponding parts the same reference probably the electrons as well as the ions according to their

nummern verwendet. Injektion in die Flasche zusätzlich zu ihrer normalennumbers used. Injection in the bottle in addition to their normal

In Fig. 1 bezeichnet Bezugsnummer 1 die Wände 65 Bewegung innerhalb des begrenzenden MagnetfeldesIn Fig. 1, reference numeral 1 denotes the walls 65 of movement within the confining magnetic field

des evakuierten Gefäßes, die von einer Wicklung 2 eine Bewegung um die Feldlinien des kreisförmigenof the evacuated vessel, the movement of a winding 2 around the field lines of the circular

umgeben sind, welche innerhalb des Gefäßes 1 ein Magnetfeldes beginnen. Infolgedessen haben sowohlare surrounded, which start a magnetic field within the vessel 1. As a result, both have

magnetisches Feld erzeugt, dessen Feldlinien 3 zu- die eingespritzten Ionen als auch die Elektronen be-generated magnetic field whose field lines 3 to- the injected ions as well as the electrons are

einander parallel sind. Wicklungen 4 und 5 umgeben trächtliche Bewegungskomponenten in den Ebenenare parallel to each other. Windings 4 and 5 surround substantial components of motion in the planes

das Gefäß 1 an seinen Enden und erzeugen darin 70 senkrecht zu den Feldlinien 3 und daher beträchtlichethe vessel 1 at its ends and generate 70 perpendicular to the field lines 3 and therefore considerable

5 65 6

kinetische Energien in Verbindung mit diesen Korn- der Fig. 1 mit einer Vorrichtung, bei der eine adiabaponenten. Das Kriterium für die Dichtheit der ma- tische Verdichtung angewandt wird, dar.
gnetischen Flasche, das durch die vorgenannte Be- Fig. 4 unterscheidet sich von Fig. 1 nur dadurch,kinetic energies in connection with this grain of Fig. 1 with a device in which an adiabaponenten. The criterion for the tightness of the mechanical compaction is applied.
gnetic bottle, which differs from Fig. 1 by the aforementioned fig. 4 only in that

dienung ausgedrückt ist, wird daher durch eine Vor- daß ein Teil der Wand, die die longitudinalen Feldrichtung nach der Erfindung leichter gewährleistet. 5 linien 3 umschließt, durch einen Metallzylinder 28 ge-Es folgt daraus, daß die Lebensdauer (Aufenthalts- bildet wird. Der Zylinder 28 ist mit einer metallischen dauer) der Teilchen innerhalb des Gefäßes 1 erhöht Scheibe 19 verbunden und liegt über diese Verbinist und eine größere Chance besteht, daß Teilchen dung auf positivem Potential in bezug auf den Leidurch Zusammenstöße miteinander auf hohe Tempe- ter 9, wodurch ein radiales elektrisches Feld innerhalb ratur gebracht werden und, bevor sie ihre Energie io des Gefäßes 1 aufgebaut wird. Demzufolge wird das durch übliche Effekte, wie Bremsstrahlung, Instabili- Plasma innerhalb dreier aufeinander senkrecht stehentät des Plasmas, Verunreinigungen usw., die nor- der Felder, einem elektrischen und zwei magnetischen, malerweise die Erzielung sehr hoher Plasmatempe- lokalisiert. Bei dieser Anordnung bewegen sich die raturen in bekannten Einrichtungen hemmen, ver- Elektronen und Ionen spiralförmig um den Leiter 9, lieren, möglicherweise eine thermonukleare Fusion 15 wodurch die Spiegelwirkung infolge der Zentrifugalhervorrufen, kraft erhöht wird wie bei einer unter dem Namen Bei der Ausführung nach Fig. 2, bei der zur Kenn- »Ixion« bekannten Vorrichtung mit magnetischen zeichnung gleicher Elemente die gleichen Bezugs- Spiegeln.Serving is expressed, therefore, by a pro-that part of the wall showing the longitudinal field direction guaranteed easier according to the invention. 5 lines 3 encloses, by a metal cylinder 28 ge-Es it follows from this that the service life (residence is formed. The cylinder 28 is provided with a metallic duration) the particles within the vessel 1 increased disk 19 connected and lies above this connec and there is a greater chance that particles will form at a positive potential with respect to suffering Collisions with each other at high temperature 9, creating a radial electric field within ratur be brought and before it its energy io of the vessel 1 is built up. As a result, that will by common effects such as bremsstrahlung, instability plasma within three of them are perpendicular to each other of the plasma, impurities, etc., the north fields, one electric and two magnetic, sometimes the achievement of very high plasma temperatures - localized. With this arrangement, the move in known devices, inhibit electrons and ions in a spiral around the conductor 9, lieren, possibly a thermonuclear fusion 15 causing the mirror effect as a result of the centrifugal, force is increased as with one under the name In the embodiment according to FIG. 2, with the device known for the Kenn- "Ixion" with magnetic drawing of the same elements the same reference mirrors.

nummern wie in Fig. 1 verwendet wurden, werden die Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch eine Abwand-Numbers as were used in Fig. 1, Fig. 5 shows a cross section through a wall

Ionen und Elektronen beschleunigt, bevor sie in die 20 lung der Vorrichtung nach der Fig. 1, bei der das magnetische Flasche eingespritzt werden. Für diesen elektrische Feld durch ein hochfrequentes elektro-Zweck werden vorzugsweise Beschleuniger der Art magnetisches Feld ersetzt ist. Zu diesem Zweck sind verwendet, die gekreuzte Felder mit Rotationssymme- die Zylinder durch eine Reihe von isolierten Segmentrie aufweisen. Das Prinzip dieser Beschleuniger ver- ten 29, die alternierend miteinander verbunden sind wendet ein kreisförmiges Magnetfeld, das durch einen 25 und von einer Hochfrequenzquelle 30 erregt werden, Stromfluß in einem axialen Leiter hervorgerufen ersetzt. Die Wirkung dieses elektromagnetischen wird, und ein radiales elektrisches Feld in einem Feldes ist analog der des radialen elektrostatischen Wechselwirkungsraum, der auf der einen Seite durch Feldes bei der Vorrichtung nach der Fig. 4, d. h., das eine Verzögerungsleitung mit veränderlicher Stei- Plasma wird durch die Zyklotronresonanz in-Rotation gung, die eine Elektrode mit der gleichen Polarität 30 versetzt. Darüber hinaus kann auch ein analoger wie die der beschleunigten Teilchen bildet, be- Hochfrequenzkreis auf dem axialen Leiter 9 angeordgrenzt ist. net werden.Ions and electrons accelerated before they enter the 20 development of the device according to FIG. 1, in which the magnetic bottle to be injected. For this electric field by a high frequency electro-purpose accelerators of the magnetic field type are preferably replaced. To this end are used the crossed fields with rotational symmetry- the cylinders isolated by a series of segmentries exhibit. The principle of these accelerators are based on 29, which are alternately connected to one another applies a circular magnetic field that is excited by a 25 and by a high frequency source 30, Current flow caused in an axial conductor replaced. The effect of this electromagnetic is, and a radial electric field in a field is analogous to that of the radial electrostatic Interaction space, which is created on the one hand by the field in the device according to FIG. h., that a delay line with variable Stei's plasma is in rotation by the cyclotron resonance that displaces an electrode of the same polarity 30. In addition, an analog can also be used like that of the accelerated particles, the high-frequency circuit is located on the axial conductor 9 is. net.

Diese Verzögerungsleitungen sind in Fig. 2 sehe- Die Fig. 6 und 7 zeigen modifizierte Formen derThese delay lines are shown in Fig. 2. Figs. 6 and 7 show modified forms of the delay lines

matisch angedeutet und mit den Bezugsnummern 22 Vorrichtung nach der Fig. 1, bei denen ein magne- und 23 gekennzeichnet. Die Verzögerungsleitung 22 35 tisches Querfeld durch einen Strom erzeugt wird, der des Ionenbeschleunigers liegt in bezug auf den nicht in einem axialen Leiter, sondern in einem par-Leiter 9 auf positivem Potential, das durch die Quelle allel zu den Feldlinien 3 an der Außenseite des Ge-24 geliefert wird, die auch die Speisespannung für die fäßes 1 angeordneten System von Leitern fließt. Das Ionenquelle 12 liefert. Die Verzögerungsleitung 23 Gefäß 1 zusammen mit den Wicklungen 2, 4 und 5 des Elektronenbeschleunigers liegt dagegen auf nega- 40 kann dann eine bekannte klassische Bauart sein. Da tivem Potential, bezogen auf den Leiter 9, und zwar die Achse des Gefäßes 1 dann leiterfrei ist, entfällt durch die Spannungsquelle 18, die auch die Quelle des die Notwendigkeit, hohle Strahlen anzuwenden, und Elektronenstrahles 14, wie in Fig. 1 dargestellt, speist. Ionen- und Elektronenkanonen können bei dieser Aus-Bei einer derartigen Konfiguration der elektrischen führung von an sich bekannter klassischer Bauart und magnetischen Felder bewegen sich die Elektronen 45 sein, wie in der Fig. 6 schematisch angedeutet und innerhalb des Elektronenbeschleunigers von rechts mit den Bezugsnummern 31 und 32 bezeichnet ist, nach links, ebenso wie in der Elektronenkanone von Das kreisförmige magnetische Feld wird bei dieser Fig. 1. In bezug auf die Ionen dagegen ist das elek- Ausführung durch einen Stromfluß in einem System irische Feld zwischen den Elementen 22 und 9 umge- von Leitern 33 parallel zu den Feldlinien 3 hervorkehrt, bezogen auf das elektrische Feld zwischen den 50 gerufen. Die Feldlinien des kreisförmigen Magnet-Elementen 23 und 9, derart, daß die Ionen des Strah- feldes sind in der Fig. 7 durch konzentrische Kreise les 12 sich innerhalb des Ionenbeschleunigers in ent- mit der Bezugsnummer 34 angedeutet. Aus der Fig. 7 gegengesetzter Richtung zu der des Elektronenstrahles kann ohne weiteres ersehen werden, daß die Feldbewegen, so daß am Ausgang der entsprechenden Be- linien in bezug auf die Feldlinien 3 konvex sind. Es schleuniger die Ionen und Elektronen wie in Fig. 1 in 55 ist bekannt, daß diese Bedingungen (Kriterium von die magnetische Flasche eingespritzt werden, jedoch Teller) die Stabilität des Plasmas begünstigt,
entsprechend der erfahrenen Beschleunigung mit viel Die Leiter 33 können in Parallelschaltung durchindicated schematically and with the reference numbers 22 device according to FIG. 1, in which a magnet and 23 are identified. The delay line 22 35 table transverse field is generated by a current that lies with respect to the ion accelerator not in an axial conductor, but in a par conductor 9 at positive potential, which through the source allele to the field lines 3 on the outside of the Ge-24 is supplied, which is also the supply voltage for the vessel 1 arranged system of conductors flows. The ion source 12 delivers. The delay line 23, vessel 1, together with the windings 2, 4 and 5 of the electron accelerator, on the other hand, is on negative 40 can then be of a known classical design. Since tivem potential, based on the conductor 9, namely the axis of the vessel 1 is then conductor-free, omitted by the voltage source 18, which is also the source of the need to use hollow beams, and electron beam 14, as shown in Fig. 1, feeds. In this configuration, ion and electron guns can be of a conventional conventional design and magnetic fields, as the electrons 45 move, as indicated schematically in FIG. 6 and within the electron accelerator with the reference numbers 31 from the right and 32, to the left, as well as in the electron gun of The circular magnetic field is shown in this Fig. 1. With respect to the ions, on the other hand, the elec- Execution by a current flow in a system is Irish field between elements 22 and 9 inversely emerges from conductors 33 parallel to the field lines 3, based on the electric field between the 50 called. The field lines of the circular magnet elements 23 and 9 such that the ions of the beam field are indicated in FIG. 7 by concentric circles les 12 within the ion accelerator in accordance with the reference number 34. From the direction opposite to that of the electron beam in FIG. 7 it can readily be seen that the fields move so that at the exit of the corresponding lines are convex with respect to the field lines 3. It accelerates the ions and electrons as in Fig. 1 in 55 it is known that these conditions (criterion of the magnetic bottle injected, but plate) favor the stability of the plasma,
according to the acceleration experienced with a lot. The conductors 33 can be connected in parallel through

höheren Energien. Endscheiben 35 verbunden werden. Diese Endscheibenhigher energies. End plates 35 are connected. These end caps

Die Ausführung nach der Fig. 3 unterscheidet sich werden mit der Stromquelle 10 verbunden. Die Leiter von der in der Fig. 1 dargestellten nur durch die Hin- 60 33 können jedoch auch in Reihe geschaltet werden, zufügung der Hilfswicklungen 24 und 25, die zwi- derart, daß die Ströme in benachbarten Leitern entschen den Wicklungen 4 und 5 angeordnet sind. Diese gegengesetzte Richtung haben, wie in der Fig. 8 sche-Hilfswicklungen 24 und 25 werden mit einer zeit- matisch dargestellt ist. Daraus ergibt sich eine Konlichen Verzögerung oder Phasenverschiebung in be- figuration des kreisförmigen Magnetfeldes, die für die zug auf die Wicklungen 4 und 5 eingespeist. 65 Stabilität des Plasmas günstiger sein kann als bei derThe embodiment according to FIG. 3 differs in that it is connected to the power source 10. The ladder from the one shown in Fig. 1 only through the outward 60 33 can, however, also be connected in series, addition of the auxiliary windings 24 and 25, the intermediate in such a way that the currents escape in adjacent conductors the windings 4 and 5 are arranged. This opposite direction have, as in FIG. 8, auxiliary windings 24 and 25 are shown chronologically with a. This results in a conical Delay or phase shift in figuration of the circular magnetic field necessary for the train fed to the windings 4 and 5. 65 stability of the plasma can be more favorable than with the

Demzufolge bewegen sich die Zusammenziehungen Parallelschaltung nach der Fig. 6.As a result, the contractions move in parallel according to FIG. 6.

(des magnetischen Feldes) 6 und 7 längs der magne- Bei den Ausführungen nach den Fig. 9 und 10 hat(of the magnetic field) 6 and 7 along the magne- In the embodiments according to FIGS. 9 and 10 has

tischen Flasche bis 26 und 27 und bewirken dabei das Gehäuse oder Gefäß der Vorrichtung die Form eine adiabatische Verdichtung des Plasmas. Fig. 3 eines Toroids 36. Das magnetische Begrenzungsfeld stellt demnach eine Kombination der Anordnung nach 70 verläuft in Richtung der Rotationsachse des Toroids.table bottle up to 26 and 27 and cause the housing or vessel of the device the shape an adiabatic compression of the plasma. Fig. 3 of a toroid 36. The magnetic confining field accordingly represents a combination of the arrangement according to FIG. 70 running in the direction of the axis of rotation of the toroid.

Es wird durch eine Anordnung von äußeren Wicklungen 2, 4 und 5 analog denen der vorhergehenden Figuren und durch eine innere Wicklung 37 mit Hilfswicklungen 38 und 39 innerhalb des zentralen Hohlraumes des Toroids erzeugt. Die inneren Wicklungen 37, 38 und 39 sind gegensinnig zu den äußeren Wicklungen 2, 4 und 5 gewickelt. Die resultierenden Felder der beiden Wickluiigsanordnungen addieren sich im Inneren des evakuierten Gefäßes und sind in dessen axialen Kanal gegeneinander gerichtet.It is made by an arrangement of outer windings 2, 4 and 5 analogous to those of the previous one Figures and by an inner winding 37 with auxiliary windings 38 and 39 within the central Generated cavity of the toroid. The inner windings 37, 38 and 39 are in opposite directions to the outer ones Windings 2, 4 and 5 wound. The resulting fields of the two winding arrangements add up inside the evacuated vessel and are directed towards each other in its axial channel.

Es entsteht demzufolge eine toroidförmige »magnetische Flasche«, wie in der Fig. 9 durch die Bezugsnummer 40 angedeutet ist. The result is a toroidal “magnetic bottle”, as indicated in FIG. 9 by the reference number 40.

Die Ionen- und Elektronenkanonen 31 und 32 der Ausführung nach der Fig. 9 und 10 sind wieder von klassischer Bauart wie bei der Vorrichtung nach der Fig. 6.The ion and electron guns 31 and 32 of the embodiment according to FIGS. 9 and 10 are again from classic design as in the device according to FIG. 6.

Das kreisförmige Magnetfeld wird wie bei den Ausführungen nach den Fig. 1 bis 5 durch einen Stromfluß in einem axialen Leiter 9 hervorgerufen, der sich jedoch jetzt durch den axialen Kanal des Toroids erstreckt, ohne das Innere des Gefäßes zu durchqueren. Diese Anordnung macht daher das Problem der vakuumdichten Abdichtung zwischen dein axialen Leiter 9, der sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnen kann, und den Wänden des evakuierten Gefäßes gegenstandslos.The circular magnetic field is as in the embodiments according to FIGS. 1 to 5 by a Caused current flow in an axial conductor 9, which, however, is now through the axial channel of the Toroids extends without traversing the interior of the vessel. This arrangement therefore poses the problem the vacuum-tight seal between your axial conductor 9, which can expand under the action of heat, and the walls of the evacuated The vessel is irrelevant.

Die Fig. 11 und 12 unterscheiden sich von den Fig. 9 und 10 nur dadurch, daß der Leiter 9 durch eine ringförmige Anordnung paralleler Leiter 41 ersetzt ist, sowie dadurch, daß ein System von Außenleitern 33 (wie in den Fig. 6 und 7) hinzukommt. Die äußeren Verbindungen zwischen den verschiedenen Leitern sind in der Figur nicht gezeigt, da sie in irgendeiner gewünschten möglichen Kombination von .Serien und/oder Parallelverbindungen durchgeführt werden können, um die beste Wirkung bezüglich der Stabilität des Plasmas sicherzustellen.11 and 12 differ from FIGS. 9 and 10 only in that the conductor 9 through an annular arrangement of parallel conductors 41 is replaced, as well as in that a system of outer conductors 33 (as in FIGS. 6 and 7) is added. The external connections between the different Ladders are not shown in the figure as they are in any desired possible combination of .Series and / or parallel connections can be made to get the best effect on the Ensure the stability of the plasma.

Im Vergleich zu den Ausführungen nach den Fig. 6 und 7 bietet die Ausführung nach den Fig. 11 und 12 den Vorteil, das Plasma in einem toroidförmigen Raum zu begrenzen und nicht in einem zylindrischen Raum um die Achse eines Systems, in dem das kreisförmige Feld Null ist und in dem infolgedessen der gewünschte Effekt der Verbesserung der Dichtheit im Bereich der Achse nicht ausgeübt wird. Bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen nach den Fig. 9 bis 12 befindet sich im Bereich der Achse kein Plasma, so daß der angeführte Nachteil vermieden wird.In comparison to the embodiments according to FIGS. 6 and 7, the embodiment according to FIGS. 11 and 12 offers the advantage of confining the plasma in a toroidal space and not in a cylindrical one Space around the axis of a system in which the circular field is zero and in which consequently the desired effect of improving the tightness in the area of the axis is not exerted. In the inventive Apparatus according to FIGS. 9 to 12, there is no plasma in the area of the axis, see above that the stated disadvantage is avoided.

Wenn mehrere erfindungsgemäße Ausführungen gezeigt und beschrieben werden, so ist klar, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern die Möglichkeit für viele Änderungen und Modifikationen innerhalb des Rahmens und der Idee der Erfindung bietet.When several embodiments of the invention are shown and described, it will be understood that the invention is not limited to this, but the possibility for many changes and modifications within the scope and spirit of the invention.

Claims

Patent claims:

1. Device with magnetic mirrors for generating high plasma temperatures and with means for increasing the energy of the particles in the planes perpendicular to the magnetic limiting field, characterized in that means are provided to generate a second magnetic field (B) which is perpendicular to the magnetic limiting field to build inside the device.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a conductor rod (9) or a number of conductor rods through which a strong current flows is arranged in the axis of the system, so that a magnetic field (B) is formed, the field lines of which are circular around the conductor rods which are essentially parallel to the field lines (3) of the boundary field.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that an arrangement of ladder bars (33), through which a strong current flows, surrounds the system outside.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the conductor bars (33 a) with a second set of ladder bars (41) in the vicinity of the axis of the system are.

5. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the ladder bars (33) are connected in series or in parallel, whichever is most favorable for the stability of the plasma Condition.

6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the ions and the Electrons that make up the plasma are separated and in opposite directions to those opposite one another Ends of the device are injected into this.

7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that the particle accelerator with crossed electric and magnetic fields and a circularly symmetrical magnetic field are mounted between the ion and / or electron sources and the magnetic mirrors.

8. Device according to claims 1 to 7, characterized in that means (28) for establishing an electric one perpendicular to the two crossed magnetic fields Field are provided inside the device.

9. Device according to claims 1 to 8, characterized in that means (29) for building A high frequency field is provided within the vessel to keep the plasma rotating to move.

10. Device according to claims 1 to 9, characterized in that means (24, 25) are provided for adiabatic compression of the plasma.

11. Device according to claims 1 to 10, characterized in that the envelope (vessel) the device has the shape of a toroid (36) and the limiting magnetic field the Has direction of the axis of rotation of the toroid.

12. The device according to claim 11, characterized in that means (37, 38, 39) are provided are to cancel the limiting magnetic field in the axial channel (cavity) of the toroid.

In addition 3 sheets of drawings