DE1126038B - Method and device for increasing the energy of electrically charged particles - Google Patents

Method and device for increasing the energy of electrically charged particles

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DE1126038B
DE1126038B DEU6141A DEU0006141A DE1126038B DE 1126038 B DE1126038 B DE 1126038B DE U6141 A DEU6141 A DE U6141A DE U0006141 A DEU0006141 A DE U0006141A DE 1126038 B DE1126038 B DE 1126038B
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magnetic
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magnetic field
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DEU6141A
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Inventor
Milton Milford Hill
Donald Frederick Martin
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    • H05H1/22Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma for injection heating
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Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

U 6141 VIHc/21g U 6141 VIHc / 21g

ANMELDETAG: 22. A P R I L 1959REGISTRATION DATE: 22 A P R I L 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 22. MÄRZ 1962
NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF
EDITORIAL: MARCH 22, 1962

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Energie elektrisch geladener Teilchen und zur Verdichtung derselben zu einem Plasma hoher Temperatur, wobei in einem evakuierten Raum ein axialsymmetrisches Magnetfeld mit axial voneinander entfernten, gradientenmäßig verstärkten Reflektorfeldbereichen hergestellt wird und elektrisch geladene Teilchen in dem Feld vorgesehen sind.The invention relates to a method for increasing the energy of electrically charged particles and for compressing it into a high temperature plasma, being in an evacuated space an axially symmetrical magnetic field with axially spaced, gradient-wise reinforced reflector field areas and electrically charged particles are provided in the field.

Thermonukleare Reaktionen sind in einem geeigneten Brennstoffplasma möglich, sofern es gelingt, dieses Plasma auf die für derartige Fusionsprozesse erforderliche sehr hohe Temperatur zu erhitzen und mittels Magnetfelder zu umschließen. Beispielsweise wird bei einem Gerät, das unter der Bezeichnung »Pyrotron« bekanntgeworden ist, mit großem Vorteil ein axialsymmetrisches Magnetfeld verwendet, in dem voneinander im Abstand befindliche Bereiche zunehmender Feldstärke oder Reflektorfeldbereiche erzeugt werden, wodurch eine Umschließungszone zur radialen und axialen Begrenzung eines Plasmas gebildet wird. Das magnetische Umschließungsfeld wird dann in geeigneter Weise eingestellt, beispielsweise durch die Erhöhung seiner Gesamtstärke, was eine stärkere Zunahme der Feldstärke in den Reflektorfeldbereichen begünstigt und/oder in Wechselwirkung damit eine Verschiebung der Reflektorfeldbereiche längs der Achse des Feldes zur Folge hat. Auf das innerhalb der Umschließungszone begrenzte Plasma werden magnetische Kräfte ausgeübt, die sowohl eine radiale als auch eine axiale Verdichtung des Plasmas mit einer entsprechenden adiabatischen Erhitzung der Plasmateilchen verursachen und die Reaktionsstoffionen zwingen, in einem scharf abgegrenzten Bereich zu bleiben. Mit diesen Maßnahmen wird angestrebt, die Plasmateilchen auf eine kinetische Temperatur zu erhitzen, die für das Einleiten und/oder die Unterhaltung einer thermonuklearen Reaktion bei der entsprechenden Ionendichte erforderlich ist.Thermonuclear reactions are possible in a suitable fuel plasma if it is possible to heat this plasma to the very high temperature required for such fusion processes and to enclose by means of magnetic fields. For example, a device that is called »Pyrotron« has become known, uses an axially symmetrical magnetic field with great advantage in which Generated at a distance from each other areas of increasing field strength or reflector field areas are formed, whereby a confinement zone for the radial and axial delimitation of a plasma is formed will. The containment magnetic field is then appropriately adjusted, for example by increasing its overall strength, resulting in a greater increase in the field strength in the reflector field areas promotes and / or interacts therewith a shift of the reflector field areas along the axis of the field. To the plasma confined within the containment zone magnetic forces are exerted, which compress the plasma radially as well as axially with a corresponding adiabatic heating of the plasma particles and cause the reaction substance ions force you to stay in a sharply demarcated area. The aim of these measures is to to heat the plasma particles to a kinetic temperature necessary for the initiation and / or the Maintaining a thermonuclear reaction at the appropriate ion density is required.

Da die adiabatische Erhitzung der Plasmateilchen durch das Magnetfeld durch die Zunahme der Feldstärke bedingt ist, ist die erzielbare Temperaturerhöhung praktisch durch verschiedene materialbedingte und konstruktive Beschränkungen in den gegenwärtig verfügbaren Geräten zur Erzeugung von Magnetfeldern begrenzt. Beispielsweise wird die maximal erreichbare Feldstärke durch den Betrag der elektrischen Energie, der in Kondensatorbatterien oder in gleichwertigen Speichereinrichtungen für sehr hohe Energien zur Erzeugung eines mit der Zeit ansteigenden Magnetfeldes gespeichert werden kann und der sehr groß sein kann, begrenzt. Ferner führen, wenn die zum Aufbau des Magnetfeldes benötigte Energie Verfahren und VorrichtungBecause the adiabatic heating of the plasma particles by the magnetic field due to the increase in the field strength is conditioned, the achievable temperature increase is practically due to various material-related and design limitations in currently available devices for producing Limited magnetic fields. For example, the maximum achievable field strength is determined by the amount of the electrical Energy in capacitor banks or in equivalent storage devices for very high Energies for generating a magnetic field that increases over time can be stored and the can be very large, limited. Furthermore, lead when the energy required to build up the magnetic field Method and device

zur Erhöhung der Energieto increase energy

elektrisch geladener Teilchenelectrically charged particles

Anmelder:Applicant:

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

Vertreter: Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt, München 27, Gaußstr. 6Representative: Dr.-Ing. W. Abitz, patent attorney, Munich 27, Gaußstr. 6th

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 22. April 1958 (Nr. 730 757)Claimed priority: V. St. v. America April 22, 1958 (No. 730 757)

Milton Milford Hill, Livermore, Calif.,Milton Milford Hill, Livermore, Calif.,

und Donald Frederick Martin,and Donald Frederick Martin,

Pleasant Hill, Calif. (V. St. Α.),Pleasant Hill, Calif. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

in sehr starkem Maße zunimmt, die dadurch bedingten mechanischen und elektrischen Beanspruchungen in den Wicklungen zu schwierigen baulichen und Isolationsproblemen.the mechanical and electrical stresses caused thereby increases to a very great extent difficult structural and insulation problems in the windings.

Hieraus ergibt sich, daß sich ein wesentlicher Vorteil dadurch erzielen läßt, wenn das Reaktionsstoffplasma in das magnetische Begrenzungsfeld in einem »vorerhitzten« Zustand eingebracht wird, d. h. in einem Plasmazustand, bei welchem die ionisierten Teilchen vor dem Einbringen in das Feld eine verhältnismäßig hohe kinetische Temperatur haben. Bei anfänglich ausreichend hohen kinetischen Temperatüren der Plasmateilchen können diese, wenn sie in dem Begrenzungsvolumen des Magnetfeldes eingeschlossen sind, eine Reaktion mit geringer oder keiner zusätzlichen Erhitzung durch adiabatisches Verdichten, wie es beispielsweise durch eine Vergrößerung des magnetischen Umschließungsfeldes herbeigeführt werden kann, einleiten und/oder unterhalten.It follows from this that an essential advantage can be achieved if the reaction substance plasma is introduced into the magnetic confinement field in a "preheated" state; d. H. in a plasma state in which the ionized particles are relatively one prior to being introduced into the field have high kinetic temperature. With sufficiently high kinetic temperatures initially of the plasma particles can do this when they are enclosed in the confined volume of the magnetic field are, a reaction with little or no additional heating from adiabatic compression, as brought about, for example, by an increase in the surrounding magnetic field initiate and / or entertain.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Injizieren und Einschließen sowie zum Erhitzen eines Plasmas zu schaffen.The object of the invention is therefore to provide an improved method and an improved device for injecting and confining as well as heating a plasma.

Das Injektionsverfahren nach der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß ein »kühles« Plasma,The injection method according to the invention consists essentially in the fact that a "cool" plasma,

209 520/346209 520/346

d. h. ein Plasma, in welchem die ionisierten Teilchen tung zur Errichtung eines axialsymmetrischen, radialverhältnismäßig energiearm sind, in ein radial inhomogenen Magnetfeldes mit in axialer Richtung inhomogenes axialsymmetrisches Magnetfeld gebracht voneinander entfernten, gradientenmäßig verstärkten wird, die Plasmateilchen im Magnetfeld beschleunigt Reflektorfeldbereichen vorgesehen ist, eine Einrich- und erhitzt werden, indem deren kinetische Energie 5 tung zur Erzeugung eines elektrischen Stromes, erhöht wird, und die beschleunigten ionisierten Teil- welcher die Einrichtung zur Errichtung des Magnetchen in den axialen Mittelbereichen als vorerhitztes feldes mit einem in Abhängigkeit von der Zeit an-Plasma begrenzt werden, um eine Reaktion mit nur steigenden Strom erregt und das mit der Zeit zugeringer oder keiner nachfolgenden Erhitzung, bei- nehmende inhomogene Magnetfeld herstellt, und eine spielsweise durch adiabatisches Verdichten, das in io ein Plasma erzeugende Einrichtung, die mit der evader erwähnten Weise erfolgt und in einem radial kuierten Zone in Verbindung steht, um einen aus homogenen Magnetfeld durchgeführt wird, herbeizu- Plasma gebildeten Äquatorialring koaxial zu dem führen. Magnetfeld und in einer querverlaufenden Mittel-Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ebene zwischen den Reflektorfeldbereichen zu erdas Magnetfeld in radialer Richtung inhomogen ist, 15 zeugen.d. H. a plasma in which the ionized particles are device for establishing an axially symmetrical, radially relatively low energy, in a radially inhomogeneous magnetic field with in the axial direction Inhomogeneous, axially symmetrical magnetic field brought apart and intensified in a gradient is accelerated, the plasma particles in the magnetic field reflector field areas is provided, a device and heated by their kinetic energy 5 device for generating an electrical current, is increased, and the accelerated ionized part - which is the device for erecting the magnet in the axial central areas as a preheated field with plasma on as a function of time be limited to a reaction with only increasing current excited and that with time decreasing or no subsequent heating, producing an increasing inhomogeneous magnetic field, and one for example through adiabatic compression, the io plasma generating device that works with the evader mentioned manner takes place and in a radially kuierten zone communicates to one out homogeneous magnetic field is carried out, bringing about the equatorial ring formed coaxial to the plasma to lead. Magnetic field and in a transverse center-according to the invention this is achieved in that plane between the reflector field areas to ground Magnetic field is inhomogeneous in the radial direction, 15 testify.

die magnetische Feldstärke mit der Zeit gesteigert An Hand der Figuren wird die Erfindung beispiels-the magnetic field strength increased over time Using the figures, the invention is exemplified

wird und die elektrisch geladenen Teilchen in einer weise erläutert. Es zeigtand the electrically charged particles are explained in a way. It shows

Ringzone erzeugt werden, die das Magnetfeld in der Fig. IA eine graphische Darstellung der räum-Ring zone are generated, the magnetic field in Fig. 1A graphical representation of the spatial

Mittelebene zwischen den Reflektorfeldbereichen um- liehen Verteilung des radial inhomogenen magneti-Center plane between the reflector field areas surrounding distribution of the radially inhomogeneous magnetic

gibt, so daß die Teilchen unter dem Einfluß des Ma- 20 sehen Injektionsfeldes undso that the particles under the influence of the Ma- 20 see injection field and

gnetfeldes aus der Ringzone spiralförmig radial nach Fig. IB eine graphische Darstellung eines beispielsinnen zu dem axialen Bereich des Magnetfeldes zwi- weisen Profils der Magnetfeldstärke in axialer Richschen den Reflektorfeldbereichen wandern, wodurch tung für einen gegebenen Radius des Feldes, wobei die Energie der Teilchen gesteigert wird und diese der Teil B der Fig. 1 in entsprechender Lage untersich als ein Plasma hoher Temperatur sammeln. 25 halb des Teils A der Fig. 1 dargestellt ist,gnetfeldes from the ring zone spirally radially according to Fig. IB a graphical representation of an example inside to the axial area of the magnetic field between the profile of the magnetic field strength in the axial direction of the reflector field areas migrate, whereby direction for a given radius of the field, whereby the energy of the particles is increased and these, the part B of Fig. 1 in the corresponding position, collect as a high-temperature plasma. 25 is shown half of part A of FIG. 1,

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, Fig. 2 eine graphische Darstellung des radialen daß dieses Verfahren auf beschleunigte Ionen oder Profils der magnetischen Feldstärke des Injektions-Elektronen angewendet wird, um einen entsprechen- feldes nach Fig. 1,Another feature of the invention is, Fig. 2 is a graph of the radial that this method is based on accelerated ions or profile of the magnetic field strength of the injection electrons is applied to a corresponding field according to FIG. 1,

den Strahl aus energiereichen geladenen Teilchen zur Fig. 3 eine graphische Darstellung der Änderungthe high-energy charged particle beam to FIG. 3 is a graph showing the change

Beaufschlagung von geeigneten Auffängermaterialien 30 der Stärke des axialen Magnetfeldes, bezogen auf dieApplication of suitable interceptor materials 30 of the strength of the axial magnetic field, based on the

zu erzeugen, was die Erzeugung eines starken Rönt- Zeit für das Magnetfeld nach Fig. 1,to generate what the generation of a strong X-ray time for the magnetic field according to Fig. 1,

genflusses, von Neutronen oder anderen Teilchen zur Fig. 4 eine graphische Darstellung der räumlichengene flow, of neutrons or other particles to FIG. 4 is a graphical representation of the spatial

Folge hat, die für verschiedene Zwecke verwendet Verteilung des magnetischen Injektionsfeldes nachResult has the distribution of the magnetic injection field used for different purposes after

werden können. Fig. 1 nach Ablauf einer Zeit Δ tv wie in Fig. 3 dar-can be. FIG. 1 after a time Δ t v as in FIG. 3 has elapsed.

Das Verfahren nach der Erfindung wird im Va- 35 gestellt,The method according to the invention is provided in Va- 35,

kuum durchgeführt, d.h. in einem Bereich, aus Fig. 5 eine teilweise schematische Ansicht im Querweichem fremde neutrale gasförmige Stoffe aus- schnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines Inreichend evakuiert sind, um eine Beschleunigung ge- jektors zur Durchführung des Injektionsverfahrens ladener Teilchen zu ermöglichen. nach der Erfindung,kuum carried out, i.e. in an area, from Fig. 5 a partially schematic view in the transverse softness of foreign neutral gaseous substances excerpt of a preferred embodiment of an inadequate are evacuated to accelerate the injection process to enable charged particles. according to the invention,

Den injizierten Teilchen kann dadurch eine be- 40 Fig. 6 eine bevorzugte Einrichtung bei einem Inträchtliche Energie mitgeteilt werden, daß eine solche jektor nach Fig. 5 zur Erreichung eines Optimums radiale Feldinhomogenität gewählt wird, daß die der radialen Inhomogenität des magnetischen Feldes, Plasmateilchen viele Umläufe mit großem Radius bei Fig. 7 eine Schnittansicht nach der Linie 7-7 der ihrer Bewegung auf den spiralenförmigen Bahnen Fig. 5, welche die konstruktiven Einzelheiten einer nach innen ausführen. Die Teilchen umlaufen daher 45 neuartigen Ringplasmaquelle, wie sie für die Erfineinen wesentlichen Teil des gesamten eingeschlosse- dung verwendet wird, darstellt, nen Magnetflusses, was eine verhältnismäßig große Fig· 8 eine schematische Darstellung einer bevor-Zunahme der Energie oder kinetischen Temperatur zugten Schaltung zur Erregung der Ringplasmaquelle, der Teilchen zur Folge hat, so daß ein »vorerhitztes« Fig. 9 eine Schnittansicht, teilweise in schema-Plasma erhalten wird, das in dem axialen Mittel- 50 tischer Darstellung, einer bevorzugten Ausführungsbereich des Magnetfeldes begrenzt ist. Das vorerhitzte form des Injektors, der für das Injizieren eines Plasma kann somit möglicherweise auf dieReaktions- energiereichen Brennstoffplasmas in ein zusätzliches zündtemperatur, d. h. auf die kinetische Temperatur Pyrotron verwendet wird, dessen magnetisches Um- oder auf die Ionenenergie gebracht werden, welche Schließungsfeld so erzeugt wird, daß es das Injekder Einleitung einer Reaktion bei einer gegebenen 55 tionsfeld überlagert, undIn this way, the injected particles can be treated with a preferred device for an intruder Energy are communicated that such a jector according to FIG. 5 to achieve an optimum radial field inhomogeneity is chosen so that that of the radial inhomogeneity of the magnetic field, Plasma particles many revolutions with a large radius in Fig. 7 is a sectional view along the line 7-7 of the their movement on the spiral-shaped paths Fig. 5, which the structural details of a run inside. The particles therefore revolve around 45 novel ring plasma sources, as required for the invention A substantial part of the entire enclosure is used, represents a magnetic flux, which is a relatively large figure. FIG. 8 is a schematic representation of a before-increase the energy or kinetic temperature related circuit for excitation of the ring plasma source, of the particles, so that a "preheated" Fig. 9 is a sectional view, partly in schematic plasma is obtained, which is limited in the axial center 50 table representation, a preferred embodiment of the magnetic field. The preheated form of the injector that is used for injecting one Plasma can thus possibly be converted into an additional reaction energy-rich fuel plasma ignition temperature, d. H. on the kinetic temperature pyrotron is used, whose magnetic reversal or be brought to the ion energy, which closure field is generated so that it is the injector Initiation of a reaction at a given 55 tion field superimposed, and

Teilchendichte angemessen ist, wobei nur eine ver- Fig. 10 eine Schnittansicht, teilweise in schemahältnismäßig geringe, z. B. durch eine adiabatische tischer Darstellung, einer bevorzugten Ausführungs-Verdichtung in der beschriebenen Weise oder keine form des Injektors, wie er für das Injizieren eines weitere Erhitzung erforderlich ist. Solche adiabatische energiereichen Brennstoffplasmas in axialer Richtung Verfahren können in situ während der Zeit durchge- 60 in ein zusätzliches Pyrotron verwendet wird, führt werden, während welcher das Magnetfeld Zur Erleichterung des Verständnisses sind folgende homogen ist und dieses wie beim Pyrotron gestaltet Feststellungen erwähnenswert. Isotope von Wasserist, oder im inhomogenen Feld eines weiteren Ge- stoff, insbesondere Deuterium (D) und Tritium (T), rätes. sind geeignete und bevorzugte Fusions-Brennstoffe; Die Erfindung sieht ferner eine Vorrichtung zur 65 andere leichte Elemente und Isotope, z. B. He3, Li, Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Be und andere aus dem sich auf die leichten Kerne vor, die aufweist: Einrichtungen zur Herstellung einer beziehenden Teil der Massendefektkurve ausgewählte evakuierten Zone, in welcher eine erregbare Einrich- Elemente sind ebenfalls, entweder einzeln oder ge-Particle density is appropriate, with only one shown. B. by an adiabatic table representation, a preferred embodiment compression in the manner described or no shape of the injector, as is required for injecting a further heating. Such adiabatic, high-energy fuel plasma processes in the axial direction can be carried out in situ during the time that an additional pyrotron is used, during which the magnetic field is homogeneous. Isotopes of water, or in the inhomogeneous field of another substance, in particular deuterium (D) and tritium (T), advises. are suitable and preferred fusion fuels; The invention also provides an apparatus for 65 other light elements and isotopes, e.g. B. He 3 , Li, carrying out the inventive method Be and others from which refer to the light nuclei, which comprises: Devices for producing a related part of the mass defect curve selected evacuated zone in which an excitable device are also elements, either individually or

+ T-+ T- TT ±P± P ++ 4,0 MeV4.0 MeV DD. Hes _Hes _ > He4 > He 4 + η+ η ++ 17,6 MeV17.6 MeV ++ *. He4 *. He 4 + P+ P ++ 18,3 MeV18.3 MeV

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mischt, Fusions-Brennstoffe. Beispielsweise verlaufen tische magnetische Erhitzungs«-Verfahren erhöht mehrere primäre und sekundäre Reaktionen, welche werden, dann ist die Möglichkeit zur Einleitung und Deuterium in einer geeigneten Umgebung erfährt, Unterhaltung einer thermonuklearen Reaktion gewie folgt: geben, wobei die Reaktion dann mit dem exother-mixes, fusion fuels. For example, magnetic heating tables' processes are elevated several primary and secondary reactions, which will be, then the possibility to initiate and Deuterium undergoes a thermonuclear reaction in a suitable environment follows: give, the reaction then with the exothermic

He3 4- η 4- 3 25 MeV 5 ^80^11 Freisetzen einer außerordentlich hohenHe 3 4- η 4- 3 25 MeV 5 ^ 80 ^ 11 release an extraordinarily high

^ ' Energiemenge ihren Fortgang nehmen kann, die un- ^ 'Amount of energy can continue, the un-

50°/o / mittelbar in nutzbare elektrische Energie oder mittel-50% / indirectly into usable electrical energy or medium

/ bar durch eine Hilfseinrichtung umgewandelt wer-/ bar can be converted by an auxiliary device

D + D <^ den kann. Hierbei ist zu beachten, daß unter »adiaba-D + D <^ den can. It should be noted that under »adiaba-

10 tiscner magnetischer Erhitzung« hier ein Verfahren zu verstehen ist, durch welches die Energie eines geladenen Teilchens durch Wechselwirkung mit einem Magnetfeld erhöht wird, wobei die schraubenförmige 10 ti scner magnetic heating ”is to be understood here as a process by which the energy of a charged particle is increased by interaction with a magnetic field, whereby the helical

und Bahn des Teilchens eine gleichbleibende Menge Ma-and path of the particle has a constant amount of

1S gnetfluß umschließt, und zwar unabhängig von der Teilchenstellung mit Bezug auf die räumlichen und zeitlichen Veränderungen des Feldes. Insbesondere Wenn man die Ausbeuten, die bei einer thermo- führt, besonders bei Pyrotronumschließungsfeldern, nuklearen D-D-Reaktion erzielt werden können, zu- eine fortlaufende Erhöhung der Feldstärke nach der sammenrechnet, erhält man: 20 Injektion von Brennstoffplasma und/oder in Wechsel- 1 S gnetfluss encloses, regardless of the particle position with reference to the spatial and temporal changes of the field. In particular, if you add the yields that can be achieved with a thermo-leading, especially with pyrotron enclosing fields, nuclear DD reaction, a continuous increase in the field strength after adding up, you get: 20 injection of fuel plasma and / or alternating

6 D -» 2 He4 + 2 ρ + 2 η + 43 2MeV beziehung mit der Bewegung der Reflektorfeld-6 D - »2 He 4 + 2 ρ + 2 η + 43 2MeV relationship with the movement of the reflector field

' bereiche zu einer adiabatischen Erhitzung des Plas-'' areas for adiabatic heating of the plasma

Zur Herbeiführung selbständiger thermonuklearer mas, da die Magnetfeldlinien radial homogen sind. Reaktionen müßte die Energie des thermonuklearen Es kann sowohl mathematisch als auch experimentell Brennstoffs, z. B. des Deuteriums, auf kinetische 25 gezeigt werden, daß eine solche magnetische ErTemperaturen oder Energien von etwa 108 bis IO90 K hitzung durch adiabatische Mittel als Verhältnis der erhöht werden. Bei solchen Temperaturen würde Endenergie E1 zur Anfangsenergie E1 durch die foldann eine nahezu vollständige Ionisation des Brenn- gende Gleichung ausgedrückt werden kann: Stoffs sattfinden. Daher zielen die Bestrebungen auf β jj To bring about independent thermonuclear mas, since the magnetic field lines are radially homogeneous. Reactions would have to use the energy of the thermonuclear It can be both mathematically and experimentally fuel, e.g. B. of deuterium, can be shown on kinetic 25 that such magnetic ErTemperaturen or energies of about 10 8 to 10 90 K heating by adiabatic means as a ratio of are increased. At such temperatures, final energy E would one for initial energy E 1 by the foldann almost complete ionization of the fuel constricting equation can be expressed: the substance tired place. Hence the efforts are aimed at β jj

diesem Gebiete darauf ab, ein derart überhitztes 30 -^- — -fi-, This area aims to produce such an overheated 30 - ^ - - -fi-,

Plasma aus fusionsfähigem Brennstoffmaterial zu er- ' *To generate plasma from fusible fuel material

reichen und dieses Plasma durch ein nichtmaterielles wobei H1 der Endwert und H1 der Anfangswert der Medium auf ein beschränktes Volumen während eines Feldstärke des Magnetfeldes ist. Zeitraumes zu begrenzen, daß derartige Fusions- Es sei nun das Verfahren nach der Erfindung mitreach and this plasma through a non-material where H 1 is the final value and H 1 is the initial value of the medium to a limited volume during a field strength of the magnetic field. Period to limit that such fusion It is now the method according to the invention with

prozesse stattfinden können. Materialwände sind für 35 näheren Einzelheiten unter besonderer Bezugnahme die Begrenzung des Plasmas nicht geeignet, was durch auf Pyrotrons betrachtet. Gemäß diesem Verfahren die Wärmeverluste aus dem Plasma an die Wände wird ein magnetisches Begrenzungsfeld gebildet, das bedingt ist. einen Verlauf der anfänglichen Feldstärke von der inprocesses can take place. Material walls are given particular reference for further details the limitation of the plasma not suitable what is viewed by on pyrotrons. According to this procedure the heat loss from the plasma to the walls creates a magnetic confining field that is conditional. a curve of the initial field strength from the in

Als nichtmaterielles Begrenzungsmedium für das Fig. 1 dargestellten Art haben kann. Hierbei ist zu Brennstoffplasma können Magnetfelder verschie- 40 erwähnen, daß das Begrenzungsfeld 11 vorzugsweise dener Form verwendet werden. In diesem Zusam- in der Weise gebildet wird, daß die Feldstärke im menhang wird auf die Gestaltung des magnetischen wesentlichen axialsymmetrisch ist. Ferner weist das Umschließungsfeldes bei Geräten der Pyrotronbauart Feld einen verhältnismäßig langgestreckten Mittelverwiesen. Ein solches magnetisches Umschließungs- bereich 12 auf, längs welchem die Stärke des Magnetfeld ist ein axialsymmetrisches, radial homogenes 45 feldes bei einem gegebenen Radius r annähernd axial Magnetfeld mit voneinander in Abstand befind- gleichmäßig ist und welcher in Reflektorfeldbereiche liehen Spiegelfeldern oder Reflektorfeldbereichen. Ein 13 von allmählich zunehmender magnetischer End-Plasma, das in ein solches Umschließungsfeld einge- intensität übergeht. Es ist besonders wichtig, daß das bracht wird, wird für lange Zeiträume in dem weniger Magnetfeld des Mittelbereichs 12 anfänglich radial starken mittleren Feldbereich gehalten, der sich zwi- 50 inhomogen ist, d. h., daß der Abstand zwischen den sehen den Reflektorfeldbereichen befindet; die ein- magnetischen Kraftlinien mit zunehmender Entzelnen Plasmateilchen bewegen sich dabei auf um die fernung von der Magnetfeldachse rasch zunimmt. Im magnetischen Kraftlinien herum zentrierte schrauben- besonderen ist das radiale Profil der magnetischen förmigen Bahnen und werden an den Reflektorfeld- Feldstärke des mittleren Feldbereichs 12 im wesentbereichen in axialer Richtung reflektiert. 55 liehen von der in Fig. 2 dargestellten Art. Die darin Pyrotrons sowie in den meisten anderen be- gestellte radiale Veränderung des Feldes kann ankannten Geräten dieses Forschungszweiges wird im nähernd durch die folgende Gleichung ausgedrückt allgemeinen ein verhältnismäßig »kühles« Brennstoff- werden:As a non-material limiting medium for the type shown in FIG. 1. Here, it should be mentioned that magnetic fields differing from fuel plasma, that the limiting field 11 is preferably used in this form. In this connection it is formed in such a way that the field strength is essentially axially symmetrical in relation to the design of the magnetic. Furthermore, in devices of the pyrotron type field, the enclosing field has a relatively elongated center. Such a magnetic containment area 12, along which the strength of the magnetic field is an axially symmetrical, radially homogeneous field at a given radius r is approximately axially spaced apart and which is mirror fields or reflector field areas in reflector field areas. A 13 of gradually increasing magnetic end plasma, which passes over into such an enclosing field of an intensity. It is particularly important that this is kept for long periods of time in the less magnetic field of the central region 12, initially radially strong central field region, which is between 50 inhomogeneous, ie that the distance between the reflector field regions is located; the single-magnetic lines of force with increasing dicing of plasma particles move at a rapid increase as the distance from the magnetic field axis increases. The special screw-centered in the magnetic lines of force is the radial profile of the magnetic-shaped paths and are reflected in the main areas in the axial direction by the reflector field strength of the central field area 12. 55 borrowed of the kind shown in Fig. 2. The pyrotrons in it, as well as in most of the other stated radial changes in the field, can generally be a relatively "cool" fuel, expressed approximately by the following equation.

plasma (ζ. B. ein Plasma, bei welchem die Ionen an- H = H cos br, plasma (ζ. B. a plasma in which the ions an- H = H cos br,

fänglich eine Energie von mehreren Kilovolt haben) 60initially have an energy of several kilovolts) 60

in das magnetische Umschließungsfeld eingebracht wobei H0 die axiale Feldstärke beim Radius Null ist und in diesem eingefangen, beispielsweise in einPyro- und b eine veränderliche Größe ist, die von den tronumschließungsfeld, z. B. dadurch, daß die Feld- räumlichen Abmessungen des Feldes abhängt, stärke während der Injektion mit der Zeit erhöht Die Gesamtfeldstärke des magnetischen Umwird. Kann die Energie des begrenzten Plasmas dabei 65 Schließungsfeldes nimmt außerdem sinusförmig mit auf eine Temperatur, die etwa 10 bis 100 KeV bei der Zeit, wie in Fig. 3 dargestellt ist, zu, so daß sich einer Plasmadichte von etwa 1015 Teilchen je Kubik- die axiale magnetische Feldstärke H2 im Mittelbereich Zentimeter entspricht, durch verschiedene »adiaba- 12 mit Bezug auf den Radius und die Zeit mit großerintroduced into the magnetic enclosing field where H 0 is the axial field strength at the radius zero and is captured in this, for example in a pyramid and b is a variable variable that is determined by the tron enclosing field, e.g. B. by the fact that the field depends on the spatial dimensions of the field, strength during the injection increases over time. The total field strength of the magnetic Umwird. If the energy of the limited plasma can thereby increase sinusoidally with it to a temperature which is about 10 to 100 KeV at the time, as shown in Fig. 3, so that a plasma density of about 10 15 particles per cubic the axial magnetic field strength H 2 in the central area corresponds to centimeters, through various »adiaba- 12 with reference to the radius and the time with large

Annäherung durch die folgende Gleichung aus- Diese Extraktionskraft F ist die bekannte Lorentz-Approximation by the following equation - This extraction force F is the well-known Lorentz-

drücken läßt: Kraft, bei welcher die Komponente der magnetischenlets press: force at which the component of the magnetic

Hz = H0 cos br sin ω ί. jg^ gj v, ^ radial gerichtet ^ und die Kompo- H z = H 0 cos br sin ω ί. jg ^ gj v , ^ radially directed ^ and the compo-

So bleibt (s. Fig..3) im Zeitintervall /I ^ die radiale 5 nente der eiektrisoheri Kraft (^)E azimutal gerichtet Feldverteilung inhomogen, jedoch mmmt der Grad \cj der Inhomogenität ab, bis nach dem Zeitpunkt tt die ist. Die Komponente der magnetischen Kraft ist im Verteilung während eines zweiten Zeitintervalls A t2 wesentlichen für alle Teilchen radial nach innen gehomogen wird. Eine solche homogene Verteilung ist richtet und gleicht die Azimutalkomponente der elekin Fig. 4 dargestellt; der mittlere Feldbereich 12 ist io trischen Kraft aus. Die resultierende Kraft F bewirkt nach dem Zeitpunkt ti radial homogen und zeigt daher eine Beschleunigung der Teilchen spiralig nach einen Verlauf, wie er gewöhnlich in Pyrotrons auf- innen, wobei annähernd gleiche Anzahlen von Ionen tritt. und Elektronen aus dem Plamaring extrahiert und inThis leaves (s. Fig..3) in the time interval / I ^ 5, the radial component of the force ektrisoheri e i (^) E azimuthally directed inhomogeneous field distribution, but the degree \ mmmt cj of inhomogeneity, until after the time t t is. The component of the magnetic force is substantially homogenized in distribution during a second time interval A t 2 for all particles radially inward. Such a homogeneous distribution is directed and equals the azimuthal component of the element shown in FIG. 4; the middle field area 12 is io tric force. The resulting force F has a radially homogeneous effect after the point in time t i and therefore shows an acceleration of the particles in a spiral according to a course that usually occurs in pyrotrons, with approximately the same number of ions occurring. and electrons are extracted from the plasma ring and put into

Das vorangehend beschriebene magnetische Be- zueinander entgegengesetzten Azimutalrichtungen zu grenzungsfeld kann durch verschiedene gleichwertige 15 den axialen Mittelbereichen des Mittelfeldbereiches Mittel gebildet werden, z. B. mit Hilfe von zwei 12 beschleunigt werden. Die radiale Inhomogenität gleichachsigen, voneinander in Abstand befindlichen des Magnetfeldes wird vorzugsweise so gewählt, daß Magnetspulen, die gleichzeitig durch eine Konden- die Teilchen eine Anzahl Umläufe mit großem Rasatorbatterie oder eine andere geeignete Einrichtung dius ausführen. Die Teilchen umgeben daher einen zur Speicherung elektrischer Energie erregt werden. 20 verhältnismäßig großen Betrag des umschlossenen Die Reflektorfeldbereiche sind in diesem Falle kon- Gesamtflusses, was eine verhältnismäßig große nichtzentrisch innerhalb der Magnetspulen eingeschlossen, adiabatische Zunahme in der Teilehenenergie zur wobei der mittlere Feldbereich gleichachsig zwischen Folge hat. Es kann gezeigt werden, daß das Verdiesen angeordnet ist. hältnis der Endenergie E, zur Anfangsenergie E1 The above-described magnetic azimuthal directions opposite to one another to the boundary field can be formed by various equivalent means to the axial central areas of the central field area, e.g. B. be accelerated with the help of two 12. The radial inhomogeneity of the equiaxed, spaced-apart magnetic field is preferably selected so that magnetic coils, which simultaneously through a condenser, execute the particles a number of revolutions with a large razor battery or some other suitable device. The particles therefore surround one to be excited to store electrical energy. 20 relatively large amount of the enclosed The reflector field areas are in this case kon- total flux, which includes a relatively large non-centric within the magnet coils, adiabatic increase in the partial energy to the with the middle field area equiaxed between sequence. It can be shown that the digest is arranged. ratio of the final energy E, to the initial energy E 1

Nachdem das vorangehend beschriebene magne- 25 infolge der vorangehenden nichtadiabatischen Er-After the above-described magnetic 25 as a result of the preceding non-adiabatic

tische Begrenzungsfeld mit einem anfänglich radial hitzung gegeben ist durchtable boundary field with an initially radial heating is given by

inhomogenen Mittelfeldbereich 12 gebildet worden ^ (HY inhomogeneous midfield area 12 has been formed ^ (HY

ist, wird als nächstes ein Ring 14 aus Plasma gebildet, -^- = --—^—,a ring 14 of plasma is next formed, - ^ - = --— ^ -,

welcher den Mittelfeldbereich 12 an seiner Mittel- wobei l *which the midfield area 12 at its middle - where l *

ebene mit einem Radius rt umgibt (s Fig IA und 2). 30 R = der Endwert des M tfeld plane with a radius r t surrounds (s Fig IA and 2). 30 R = the final value of the M tfield

Im besonderen Wird der Radius rt des Plasmarmges ff = der AnfangSffert des Magnetfeldes,In particular, the radius r t of the plasma arm ff = the beginning of the magnetic field,

14 so gewählt daß der Gesamtbetrag des magneti- ^ ^ ekl Exponent, der größer als Eins ist, und14 chosen so that the total amount of the magnetic ^ ^ ekl exponent which is greater than one, and

schenFlusses Φ, welcher durch den Ring emgeschlos- eke F^nkuoa der *AnStiegszeit des Feides rule flow Φ formed by the ring emgeschlos- Eke F ^ nkuoa * To the rise time of the Fe i

sen ist, nahezu gleich oder weniger als 2,n^0, d.h., und der FeIdmhomogemt^ sowie der An-sen is, almost equal to or less than 2, n ^ 0 , ie, and the fieldmhomogemt ^ as well as the an

35 fangsstellung des Teilchens im Feld ist. 35 is the catch position of the particle in the field.

η >η>

2 πH0 Der Betrag dieser nichtadiabatisohen Erhitzung ist2 πH 0 The amount of this non-adiabatic heating is

daher größer als der Energiezuwachs, der durch die ist und dieser Radius rt gleichzeitig der bekannten bekannten adiabatischen Erhitzungsverfahren für das Betatronflußbedingung entspricht. Ferner kann mathe- 40 Pyrotron erzielt wird, wenn diese unter vergleichmatisch gezeigt werden, daß sich der Radius rt aus baren Bedingungen mit einem Exponentialfaktor dem Verlauf des magnetischen Vektorpotentials A m — 1 durchgeführt werden.therefore greater than the increase in energy which is through the and this radius r t at the same time corresponds to the known known adiabatic heating process for the betatron flow condition. Furthermore, mathematical pyrotron can be achieved if this is shown in a comparative manner that the radius r t can be carried out from bar conditions with an exponential factor corresponding to the course of the magnetic vector potential A m − 1.

mit Bezug auf den Radius, d. h. aus der Bedingung Anschließend an die nichtadiabatische Erhitzungwith respect to the radius, d. H. from the condition subsequent to non-adiabatic heating

der Teilchen auf verhältnismäßig hohe kinetischeof the particles at relatively high kinetic

9^ __ o 45 Temperaturen während des Zeitbetrages Δ ίΛ kann9 ^ __ o 45 temperatures during the amount of time Δ ί Λ can

3 r den energiereichen Plasmateilchen zusätzliche Energie3 r the high-energy plasma particles additional energy

ergibt. durch verschiedene adiabatische Verfahren mitgeteiltresults. communicated through various adiabatic processes

Geladene Teilchen innerhalb des Plasmaringes werden. Diese adiabatischen Verfahren können beiwerden daher magnetisch aus dem Plasmaring als spielsweise derart durchgeführt werden, daß man Folge der kombinierten Wirkung des elektrischen 50 diese an dem ursprünglichen Ort in dem homogenen Feldes E (Induktionsfeld) und des Augenblicks- Magnetfeld, wie es bei 11 in Fig. 4 dargestellt ist, wertes H1. des Magnetfeldes am Ort des Teilchens stattfinden läßt, das während des homogenen Interextrahiert. Der Vektor F der Extraktionskraft kann valls Λ ta (nach dem Zeitintervall A tt zwischen dem wie folgt definiert werden: Zeitpunkt^ und dem maximalen Zeitpunkttm) ge-Charged particles are inside the plasma ring. These adiabatic processes can therefore be carried out magnetically from the plasma ring as, for example, in such a way that, as a result of the combined effect of the electrical 50, this can be carried out at the original location in the homogeneous field E (induction field) and the instantaneous magnetic field, as shown at 11 in Fig 4 is shown value H 1 . of the magnetic field takes place at the location of the particle that is extracted during the homogeneous interextraction. The vector F of the extraction force can be defined as follows valls Λ t a (according to the time interval A t t between the: point in time ^ and the maximum point in time t m )

55 bildet wird. Gegebenenfalls kann das vorangehend55 forms is. If necessary, this can be done beforehand

7?_/e\__/-e\_, beschriebene nichtadiabatische Erhitzen bei einem 7? _ / e \ __ / - e \ _, described non-adiabatic heating at one

~ [^jV \c) magnetischen Injektionsfeld 11 durchgeführt werden,~ [^ j V \ c) magnetic injection field 11 can be carried out,

das symmetrisch innerhalb der das Reflektorfeld er-which is symmetrical within which the reflector field

w0°ei zeugenden Wicklungen eines zusätzlichen Pyrotrons w0 ° ei generating windings of an additional pyrotron

e = die Ladung eines gegebenen Teilchens, 6o üblicher Art gebildet wird. Anschließend an das Zeit- e = the charge of a given particle, 6o of the usual type. Subsequent to the time

c = die Lichtgeschwindigkeit, intervall AI1 für die nichtadiabatische Erhitzung wirdc = the speed of light, interval AI 1 for non-adiabatic heating

,„,.,.,..,., , ein homogenes, mit der Zeit ansteigendes magne-, ",.,., ..,.,, A homogeneous, magne-

ν = der Geschwindigkeitsvektor des gegebenen tisches u^Meßungsfeld 15 üblicher Art im Bereichν = the speed vector of the given table u ^ measurement field 15 of the usual type in the area

leucnens, des Feldes 1]L beispielsweise durch das Erregen derleucnens, of the field 1] L for example by exciting the

Hr = der Augenblicksvektor der Magnetfeldstärke 5s Pyrotron-Reflektorfeldwicklungen gebildet. Die Stärke H r = the instantaneous vector of the magnetic field strength 5s pyrotron reflector field windings formed. The strenght

am Ort des Teilchens, eines solchen Feldes 15 steigt, wie in Fig. 3 gezeigtrises at the location of the particle, a so-l c hen field 15 as shown in Fig. 3

Έ = der Vektor des durch magnetische Induktion ist, sinusförmig mit der Zeit wie beim Pyrotron auf Έ = the vector of the magnetic induction, sinusoidal with time like the pyrotron

bedingten elektrischen Feldes ist. eine maximale Stärke an, die wesentlich größer ist alsconditional electric field. has a maximum strength that is significantly greater than

ίοίο

die maximale Stärke des Feldes 11. Das Feld 15 wirkt daher mit dem nun homogenen Feld 11 zur Erzeugung eines resultierenden homogenen mit der Zeit ansteigenden Pyrotronumschließungsfeldes 16 über das Zeitintervall A t.2 zusammen, während welchem adiabatische Erhitzungsvorgänge erfolgen. Das verhältnismäßig energiereiche, durch die nichtadiabatische Erhitzung erhaltene und in ein zusätzliches Pyrotron üblicher Art während des Zeitintervalls Δ tt the maximum strength of the field 11. The field 15 therefore acts with the now homogeneous field 11 to generate a resulting homogeneous pyrotron enclosing field 16 which increases with time over the time interval A t. 2 together, during which adiabatic heating processes take place. The relatively high-energy, obtained by the non-adiabatic heating and in an additional pyrotron of the usual type during the time interval Δ t t

eines elektrischen Stromes, welcher die Einrichtung zur Errichtung des Magnetfeldes mit einem in Abhängigkeit von der Zeit ansteigenden Strom erregt und das mit der Zeit zunehmende inhomogene Ma-5 gnetfeld herstellt, und aus einer ein Plasma erzeugenden Einrichtung, die mit der evakuierten Zone in Verbindung steht, um einen aus Plasma gebildeten Äquatorialring koaxial zu dem Magnetfeld und in einer querverlaufenden Mittelebene zwischen den Rean electric current, which the device for establishing the magnetic field with a dependent with time increasing current and the inhomogeneous Ma-5 increasing with time gnetfeld produces, and from a plasma generating device, which with the evacuated zone in Connected to an equatorial ring formed from plasma coaxial with the magnetic field and in a transverse median plane between the Re

injizierte Plasma kann daher während des Zeitinter- io fiektorfeldbereichen zu erzeugen.injected plasma can therefore generate fiektorfeldgebiete during the time interval.

valls zli2 eine weitere Energieerhöhung durch dievalls zli 2 a further increase in energy through the

Für die erwähnte Einrichtung zur Erzeugung einer evakuierten Zone kann beispielsweise eine Vakuumkammer 17 vorgesehen werden, die für Magnetfelder durchlässig ist.A vacuum chamber, for example, can be used for the device mentioned for generating an evacuated zone 17 are provided, which is permeable to magnetic fields.

Die Kammer 17 ist vorzugsweise als hohler, langgestreckter zylindrischer Körper 18 ausgebildet, der an seinen Enden nach außen gerichtete Flansche 19 und 21 aufweist. Der zylindrische Körper 18 wird zweckmäßig aus einem Material hergestellt, das ma-The chamber 17 is preferably designed as a hollow, elongated cylindrical body 18, the has outwardly directed flanges 19 and 21 at its ends. The cylindrical body 18 is expediently made of a material that is

Weohselwirkung mit dem resultierenden Pyrotronfeld
16 erfahren. Es ist hierbei wichtig festzustellen, daß,
da das injizierte Plasma anfänglich verhältnismäßig
energiereich ist, was durch die nichtadiabatische Er- 15
hitzung bedingt ist, der Betrag der zusätzlichen adiabatischen Erhitzung unter Anwendung der bekannten
Pyrotronverfahren verhältnismäßig klein ist. Daher
ist die maximale Stärke des Pyrotronumschließungsfeldes 15, wenn dieses mit dem Feld 11 zur Erzeu- 20 gnetisch durchlässig ist, jedoch einen Betrieb unter gung des resultierenden Feldes 16 kombiniert wird, hohem Vakuum zuläßt, beispielsweise aus rostfreiem ebenfalls verhältnismäßig klein. Stahl. Für einen druckdichten Verschluß sind an den Ein energiereiches Plasma kann auch axial in eine offenen Enden des zylindrischen Körpers 18 z. B. magnetische Pyrotronumschließungsfeldgeometrie in- Verschlußscheiben 22, 23 vorgesehen, die an den jiziert werden dadurch, daß zuerst das energiereiche 25 Flanschen 19,21 z.B. durch Bolzen 24 befestigt sind; Plasma nichtadiabatisch gebildet wird, wie voran- diese Bolzen erstrecken sich außerdem durch gehend beschrieben, und zwar im Mittelfeldbereich 12 zwischengeschaltete ringförmige Dichtungen 25, 26. des Injektionsfeldes 11. Das Feld 11 wird in gleich- Eine Vakuumpumpe mit einer aktivitätfreien Fangachsiger Ausfluchtung mit einem magnetischen Pyro- einrichtung 27 ist über eine Leitung 28 an der Vatronumschließungsfeld und anschließend an das Zeit- 30 kuumkammer angeschlossen, intervall Ji1 ein Reflektorbereich 13 gebildet, wobei Die Einrichtung zur Bildung des axialsymmetrider benachbarte Reflektorfeldbereich des Pyrotron- sehen Magnetfeldes innerhalb der evakuierten Kamfeldes gleichzeitig in seiner Stärke verringert wird, so mer 17 kann aus zwei voneinander in axialem Abdaß sich das energiereiche Plasma vorzugsweise axial stand befindlichen Magnetspulen 29, 31 bestehen, die in den Mittelbereich des Pyrotronfeldes ausbreitet 35 gleichachsig innerhalb der Kammer angeordnet sind, bzw. in dieses diffundiert. Gegebenenfalls kann das wobei die Magnetspulen ein sehr großes Verhältnis Pyrotronumschließungsfeld anfänglich ohne einen Re- von Durchmesser zur axialen Länge haben. Ferner flektorfeldbereich gebildet werden, wodurch die Not- haben die Magnetspulen 29 und 31 einen beträchtwendigkeit vermieden wird, einen Reflektorfeld- liehen Abstand von der Innenwand des zylindrischen bereich während des Einbringens von Brennstoff in 40 Mantels 18. Für die Halterung der Magnetspulen 29, das Umschließungsfeld zu verringern. In jedem Falle 31 in ihrer axialen Lage werden zweckmäßig starre tritt eine Vergrößerung des Reflektorfeldbereiches des Abstandsstäbe 32 verwendet, die an den Innenflächen Pyrotronfeldes ein, so daß dieses das energiereiche der Abschlußscheiben 22,23 befestigt sind und in der Plasma umschließt und eine weitere Erhitzung des Längsrichtung der Kammer nach innen ragen. Die Plasmas in der üblichen Weise durch eine geeignete 45 Magnetspulen sind von in ihrer Umfangsrichtung in Manipulation des Pyrotronumschließungsfeldes durch- Abstand voneinander befindlichen Tragbändern 33 geführt werden kann. umgeben, die an den Stäben 32 mit Hilfe von Mut-Durch das vorangehend beschriebene Verfahren tern 34 befestigt sind, diese auf die Stäbe aufgewird daher ein Brennstoffplasma von verhältnismäßig schraubten Muttern halten die Magnetspulen 29, 31 hoher Energie bzw. von verhältnismäßig hoher kine- 50 und gestatten eine axiale Verstellung derselben zutischer Temperatur erzeugt. Das energiereiche Plasma einander. Der axiale Abstand der Magnetspulen kann kann in vorteilhafter Weise in verschiedene Geräte, daher in der gewünschten Weise für eine optimale insbesondere Pyrotrons, unter Anwendung der ver- Gestaltung des Magnetfeldes eingestellt werden. In schiedenen, vorangehend beschriebenen, und ahn- diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß der liehen Verfahren injiziert werden. Zur Durchführung 55 axiale Abstand zwischen den Magnetspulen so eingeder beschriebenen Verfahren können verschiedene stellt werden soll, daß anfänglich bei der Erregung Anordnungen verwendet werden. In Fig. 5 ist eine der Mittelfeldbereich 12 der Fig. 1 eine optimale bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen radiale Inhomogenität hat, derart, daß der äußerste Injektors dargestellt, der, wie nachfolgend beschrie- Mantel der Feldlinien radial nach außen zum zylinben ist, in verschiedener Weise für das Injizieren 60 drischen Körper 18 divergiert. Die vorangehend beenergiereichen Plasmas in einen Reaktionsbehälter schriebene Feldgestaltung kann auch mit Hilfe einer verwendet werden kann. Der Injektor besteht im einzigen, entsprechend geformten Magnetspule erwesentlichen aus einer Einrichtung zur Erzeugung reicht werden, bei welcher die Wicklungsdichte der einer evakuierten Zone, aus einer Einrichtung zur Wicklungen in geeigneter Weise über die Länge der Errichtung eines axialsymmetrischen, radial inhomo- 65 Magnetspule verändert ist, damit das gewünschte genenMagnetfeldes mit in axialerRichtung voneinan- inhomogene Feld erhalten wird, der entfernten gradientenmäßig verstärkten Reflektor- Ein sehr weitgehend ideales inhomogenes Magnetfeldbereichen, aus einer Einrichtung zur Erzeugung feld kann durch die Verwendung geeigneter PoI-
Interaction with the resulting pyrotron field
16 experienced. It is important to note that,
as the injected plasma is initially proportionate
energetic is what the non-adiabatic 15
heating is the amount of additional adiabatic heating using the known
Pyrotron process is relatively small. Therefore
is the maximum strength of the pyrotron enclosing field 15 when this is magnetically permeable with the field 11 for generating 20, but is combined with operation under supply of the resulting field 16, allows high vacuum, for example made of stainless steel, also relatively small. Stole. For a pressure-tight closure are to the A high-energy plasma can also axially in an open ends of the cylindrical body 18 z. B. magnetic pyrotron enclosing field geometry provided in closure disks 22, 23, which are josed by the fact that first the high-energy 25 flanges 19, 21 are fastened, for example by bolts 24; Plasma is formed non-adiabatically, as described above, these bolts also extend through, namely in the middle field area 12 interposed annular seals 25, 26 of the injection field 11. The field 11 is in the same way Pyro device 27 is connected via a line 28 to the Vatron enclosing field and then to the time chamber 30, interval Ji 1 a reflector area 13 is formed, whereby the device for forming the axially symmetrical adjacent reflector field area of the pyrotron magnetic field see within the evacuated cam field at the same time in its strength is reduced, so mer 17 can consist of two magnet coils 29, 31, which are located axially in the axial distance, preferably axially located, which spreads in the central region of the pyrotron field 35 are arranged coaxially within the chamber, or in this diffuses. Optionally, the magnet coils can have a very large ratio of pyrotron enclosing field initially without a Re of diameter to axial length. Furthermore, reflector field areas are formed, whereby the emergency have the magnet coils 29 and 31 a considerable amount of effort is avoided, a reflector field borrowed distance from the inner wall of the cylindrical area during the introduction of fuel in 40 jacket 18. For holding the magnet coils 29, the surrounding field to reduce. In each case 31 in its axial position are expediently rigid, an enlargement of the reflector field area of the spacer rods 32 is used, the pyrotron field on the inner surfaces so that this is fastened to the high-energy end disks 22, 23 and encloses the plasma and further heating of the Protrude lengthways of the chamber inwards. The plasmas can be guided in the usual way through a suitable magnetic coils by means of carrier tapes 33 located in their circumferential direction in manipulation of the pyrotron enclosing field through spaced apart straps. surrounded, which are attached to the rods 32 with the help of courage tern 34 through the method described above, this is applied to the rods therefore a fuel plasma of relatively screwed nuts hold the magnet coils 29, 31 of high energy or of relatively high kinetic energy and allow an axial adjustment of the same generated temperature. The high-energy plasma each other. The axial distance between the magnet coils can advantageously be set in various devices, therefore in the desired manner for an optimal, in particular pyrotrons, using the configuration of the magnetic field. In various previously described and related contexts, it should be mentioned that the loaned methods are injected. In order to carry out 55 axial spacing between the solenoids in either of the described methods, various positions can be used that are initially intended to be used for energization. In Fig. 5, one of the midfield area 12 of Fig. 1 has an optimal preferred embodiment of the radial inhomogeneity according to the invention, such that the outermost injector is shown, which, as described below, is the jacket of the field lines radially outward to the cylinder, in different ways for injecting 60 drical body 18 diverges. The field design described above in energy-rich plasma in a reaction container can also be used with the aid of a. The injector consists in the single, appropriately shaped magnetic coil essentially from a device for generating sufficient, in which the winding density of an evacuated zone, from a device for windings is changed in a suitable manner over the length of the establishment of an axially symmetrical, radially inhomogeneous magnet coil so that the desired magnetic field is obtained with a field that is inhomogeneous from one another in the axial direction, the remote, gradient-wise reinforced reflector.

209 520/346209 520/346

11 1211 12

schuhe 36 zusammen mit den Magnetspulen 29 und Kurzschließen, der Magnetspulen 29, 31 beim Er-31, wie in Fig. 6 gezeigt ist, erzielt werden. Die Pol- reichen des Höchststromes in diesen umfassen, um schuhe 36 sind vorzugsweise ringförmig und gleich- einen Stromwechsel im Oszillatorkreis (Magnetachsig zu denMagnetspulen an deren einander gegen- spulen—Kondensatorbatterie) zu verhindern. Die für überliegenden Querflächen angeordnet. Die einander 5 diesen Zweck vorgesehenen Mittel umfassen vorgegenüberliegenden Rächen 37 der Polschuhe 36 sind zugsweise mindestens ein Ignitron 49, dessen Kathode in geeigneterWeise geformt, z.B. entgegengesetzt und mit dem positiven Pol der Kondensatorbatterie 47 radial nach außen abgeschrägt, um die Kraftlinien- über das Reihenignitron 48 und dessen Anode mit verteilung des Magnetfeldes zwischen ihnen an- dem negativen Pol der erwähnten Batterie verbunden nähernd in dem gewünschten Ausmaß radial inhomo- io ist. Die Zündelektrode des Ignitrons 49 ist mit der gen zu machen. Für die Polschuhe 36 können ver- Kathode einer Diode 51 verbunden, deren Anode mit schiedene magnetische Materialien, z. B. Eisenpulver, der Anode des Ignitrons verbunden ist. Beim Zünden Transformatorstahl u. dgl., verwendet werden. Da die des Ignitrons 48 durch die nachstehend näher be-Polschuhe infolge der in ihnen umlaufenden Ströme schriebenen Mittel entlädt sich die aufgeladene Kon-Leistungsverlusten ausgesetzt sind, können, um diese 15 densatorbatterie 47 sinusförmig über die in Reihe Verluste auf ein Mindestmaß herabzusetzen, radiale geschalteten Magnetspulen 29, 31, wodurch einlnjek-Schichten vorgesehen werden. Hierbei ist zu er- tionsfeld 11 gebildet wird, das mit der Zeit sinusförwähnen, daß, wenn ein geeignetes magnetisches Ma- mig ansteigt. Die Periode der Sinusschwingungen wird terial (insbesondere Eisenpulver) für die Herstellung durch die Induktivität der Magnetspulen 29, 31 und der Polschuhe 36 verwendet wird, die Gestaltung des ao durch die Kapazität des Kondensators 47 bestimmt, bei der Erregung der Magnetspulen 29,31 erzeugten Nach einer Viertelperiode einer solchen sinusförmigen Magnetfeldes in der Hauptsache durch die Polschuhe Stromänderung erreichen der Strom und damit das bestimmt wird, bis deren magnetisches Material ge- Feld 11 ihre maximale Stärke, so daß sie abzunehmen sättigt ist; von diesem Zeitpunkt ab wird der Feldver- beginnen. Gleichzeitig geht die sinusförmige Spanlauf im wesentlichen gleich demjenigen, der durch die 25 nungsänderung an den Klemmen der Kondensator-Magnetspulen allein erzeugt wird. Die radiale In- batterie 47 duroh Null hindurch und erhält entgegenhomogenität des Feldverlaufes kann daher rasch da- gesetzte Polarität. Daher wirken die Anoden des Ignidurch verringert werden, daß die Magnetspulen 29, trons 49 und der Diode 51 gegenüber ihren Kathoden 31 mit starken Stromimpulsen steiler Anstiegsampli- positiv. Die Diode 51 wird daher über die Zündelektude gespeist werden, so daß das magnetische Ma- 30 trode und die Kathode des Ignitrons 49 leitend geterial der Polschuhe 36 rasch gesättigt wird und sich macht, wodurch dieses gezündet wird. Die Magnetder Feldverlauf plötzlich verändert. Diese Wirkung spulen 29, 31 werden daher über das Ignitron bei kann in vorteilhafter Weise, wie nachstehend in Ver- maximalem Strom kurzgeschlossen, so daß der Strom bindung mit den verschiedenen Ausführungsformen und das Feld 11 sodann mit der Zeit entsprechend der von Vorrichtungen nach der Erfindung beschrieben 35 Zeitkonstante der Magnetspulen exponentiell abklinist, ausgenutzt werden. gen.shoes 36 together with the solenoids 29 and short-circuiting the solenoids 29, 31 at the Er-31, as shown in Fig. 6 can be achieved. The pole ranges of the maximum current in these include around Shoes 36 are preferably ring-shaped and equal to a current change in the oscillator circuit (magnetic axis to the solenoid coils on their opposing coils (capacitor bank). The for arranged overlying transverse surfaces. The means provided for this purpose include opposite ones Avenues 37 of the pole shoes 36 are preferably at least one ignitron 49, its cathode appropriately shaped, e.g., opposite and with the positive pole of the capacitor bank 47 beveled radially outwards to the lines of force via the series ignitron 48 and its anode with distribution of the magnetic field between them - connected to the negative pole of the battery mentioned is radially inhomo- io to the extent desired. The ignition electrode of the Ignitron 49 is with the gen to make. For the pole shoes 36, the cathode of a diode 51 can be connected, the anode of which is connected to various magnetic materials, e.g. B. iron powder, the anode of the ignitrone is connected. When igniting Transformer steel and the like can be used. Since that of the Ignitron 48 through the pole pieces to be discussed in more detail below as a result of the means written in them circulating currents, the charged con power losses are discharged are exposed to these 15 capacitor battery 47 sinusoidal across the in series To reduce losses to a minimum, radially switched magnetic coils 29, 31, thereby creating Einlnjek layers are provided. Here, eration field 11 is formed, which over time is sinusoidal, that when a suitable magnetic migratory rises. The period of the sine waves becomes material (especially iron powder) for the production by the inductance of the magnet coils 29, 31 and the pole pieces 36 is used, the design of the ao is determined by the capacitance of the capacitor 47, When the magnet coils 29,31 are excited, after a quarter period of such a sinusoidal shape Magnetic field mainly through the pole pieces current change reach the current and thus that is determined until their magnetic material ge field 11 their maximum strength, so that they decrease is saturated; from this point in time the field test will begin. At the same time the sinusoidal chip run goes essentially the same as that caused by the change in voltage at the terminals of the capacitor solenoids is generated alone. The radial in-battery 47 goes through zero and receives counterhomogeneity the course of the field can therefore quickly be set polarity. Hence the anodes of the Igni work through be reduced that the solenoids 29, trons 49 and the diode 51 with respect to their cathodes 31 with strong current pulses steep rise ampli-positive. The diode 51 is therefore on the Zündelektude are fed, so that the magnetic matrix 30 and the cathode of the ignitrone 49 are conductive the pole piece 36 is quickly saturated and makes itself, whereby this is ignited. The Magnetder Field course suddenly changed. This effect coils 29, 31 are therefore via the Ignitron can be short-circuited in an advantageous manner, as below in Ver maximum current, so that the current binding with the various embodiments and the field 11 then over time according to the described by devices according to the invention 35 time constant of the magnetic coils decreases exponentially, be exploited. gene.

Nachstehend seien die Mittel für die Zufuhr von Die Einrichtung zur Bildung eines Äquatorialringes Erregungsströmen zu den Magnetspulen 39, 31 für aus ionisiertem Plasma an der zentralen Mittelebene die Bildung des magnetischen Injektionsfeldes 11 be- des Magnetfeldes besteht vorzugsweise aus einer neuschrieben. Die Magnetspulen 29 und 31 sind an Zu- 40 artigen Ringplasmaquelle 52. Diese Quelle ist zweckleitungen 38, 39 und 41, 42 angeschlossen, die aus mäßig nahe dem Innenumfang des zylindrischen Kördem zylindrischen Körper 18 mit Hilfe von Buchsen pers 18 und in dessen Quermittelebene angeordnet. 43 aus Isolationsmaterial herausgeführt sind, die her- Die Quelle 52 weist (s. Fig. 7) ein ringförmiges Stützmetisch dichtend in die Wandung des zylindrischen glied 53 aus elektrisch isolierendem Material, vorKörpers eingesetzt sind. Die Zuleitungen enden an 45 zugsweise aus einem isolierenden Kunststoff, z. B. aus den Buchsen in Hochspannungsklemmen üblicher Lucite, auf. Das Stützglied "53 kann starr an der Art, wobei die Zuleitungen 39, 41 miteinander bei- Innenwandung des zylindrischen Körpers 18 mit Hilfe spielsweise durch Sammelschienen 44 verbunden sein von Befestigungsbolzen angebracht werden, können, während die Zuleitungen 38,42 mit einer ge- Am Innenumfang des Ringes 53 ist eine Vielzahl eigneten Stromquelle 46 verbunden sind. 50 elektrisch leitender Brennstoffstrahler in Abständen Die Stromquelle 46 muß geeignet sein, den Ma- angeordnet, die vorzugsweise aus Titanringen 56 begnetspulen große Mengen elektrischer Energie in stehen, von denen jeder mit einem radial abstehen-Form hochgespannter elektrischer Ströme während den, ein Gewinde tragenden Schaft 57 versehen ist, eines kurzen Zeitraums zuzuführen. Ferner steigt, wie der mittels Muttern 58 am Ring 53 befestigt ist. In erwähnt, das durch die Magnetspulen 29,31 gebildete 55 den Ringen 56 befindet sich ein geeignetes thermo-Magnetfeld mit der Zeit sinusförmig an. Dement- nukleares gasförmiges Brennstoffmaterial, z. B. Deusprechend hat die Stromquelle 46 zweckmäßigerweise terium oder Tritium, welches durch Herstellung einer gewöhnlich ein hohes elektrisches Energiespeicher- Lichtbogenentladung zwischen den Ringen ionisiert vermögen. Die Stromquelle 46 besteht daher Vorzugs- wird. Um eine gesteuerte Einleitung der Lichtbogenweise aus einer Kondensatorbatterie 47, die durch 60 entladung zu erleichtern, sind geeignete Zündeinricheine nicht gezeigte Hilfsgleichspannungsquelle vorge- tungen in der Nähe der Brennstoffstrahler vorgeladen wird, obwohl auch große umlaufende Vprrich- sehen, welche vorzugsweise Zündelektroden 59, 61 tungen, wie synchrone Phasenschieber, verwendet aufweisen, die innerhalb der Spalte zwischen den werden können. Für die Verbindung der Stromquelle Ringen auf jeder Seite eines Ringes 62 angeordnet mit den Magnetspulen ist die Verwendung geeigneter 65 sind, der nachstehend als der erste Ring bezeichnet Schaltmittel, beispielsweise eines Reihenignitrons 48, wird.The following are the means for supplying the device for forming an equatorial ring Excitation currents to the magnet coils 39, 31 for ionized plasma at the central median plane the formation of the magnetic injection field 11 of the magnetic field preferably consists of a rewritten one. The magnetic coils 29 and 31 are connected to a 40-like ring plasma source 52. This source is purpose-built 38, 39 and 41, 42 connected, coming from moderately close to the inner circumference of the cylindrical body cylindrical body 18 with the help of sockets pers 18 and arranged in the transverse center plane. 43 are led out of insulation material, the source 52 has (see Fig. 7) an annular support table sealingly in the wall of the cylindrical member 53 made of electrically insulating material, in front of the body are used. The leads end at 45 preferably made of an insulating plastic, e.g. B. off the sockets in high-voltage terminals of conventional Lucite. The support member "53 can be rigidly attached to the Art, wherein the supply lines 39, 41 with each other at the inner wall of the cylindrical body 18 with the help For example, be connected by busbars 44 are attached by fastening bolts, can, while the supply lines 38,42 with a large number Suitable power source 46 are connected. 50 electrically conductive fuel emitters at intervals The power source 46 must be capable of accommodating the dimensions, which are preferably made of titanium rings 56 Large amounts of electrical energy stand in, each of which has a radially protruding shape high voltage electrical currents while the threaded shaft 57 is provided, a short period of time. The way in which it is fastened to the ring 53 by means of nuts 58 also increases. In mentioned that the rings 56 formed by the magnetic coils 29,31 are in a suitable thermo-magnetic field increases sinusoidally over time. Demented nuclear gaseous fuel material, e.g. B. German speaking has the power source 46 conveniently terium or tritium, which by producing a usually a high electrical energy storage arc discharge ionized between the rings capital. The current source 46 is therefore preferred. In order to facilitate the controlled initiation of the arc from a capacitor battery 47, which discharges through 60, suitable ignition devices are provided Auxiliary DC voltage source, not shown, pre-charged in the vicinity of the fuel emitter will, although also see large circumferential Vprrich- which preferably ignition electrodes 59, 61 services, such as synchronous phase shifters, used within the gaps between the can be. For the connection of the power source rings are arranged on each side of a ring 62 with the solenoids it is appropriate to use 65, hereinafter referred to as the first ring Switching means, for example a row signal nitron 48, is.

zweckmäßig, um die Magnetfeldbildung zu steuern. Elektrisch ist die Quelle 52 in zwei gleiche Ab-useful to control the magnetic field generation. The source 52 is electrically

Die Stromquelle 46 kann auch Mittel zum elektrischen schnitte unterteilt, wobei der erste Ring 62 und einThe power source 46 can also have means for electrical cuts, the first ring 62 and a divided

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letzter Ring 63, der diesem diametral gegenüberliegt, innerhalb der Vakuumkammer 17 gebildet wird. Die beiden Abschnitten gemeinsam ist. Dies ergibt sich Erzeugung von Brennstoffplasma dauert für ein Zeitaus der Betrachtung des Plasmaquellen-Erregungs- intervall an, das im wesentlichen durch die Dauer des kreises 64, der nachfolgend näher beschrieben wird. Ausgangsimpulses aus der Leitung 73 bestimmt wird. Die Quelle 52 ist mit dem Erregungskreis 64 durch 5 Das Brennstoffplasma-ETzeugungsintervall kann daher Leitungen 66 verbunden, welche mit den Zündelektro- so eingestellt werden, daß es auf eine besondere Anden 59, 61 bzw. mit den Ringen 62, 63 verbunden stiegszeit des Magnetfeldes 11 im Injektor abgestimmt sind. Diese Leitungen 66 führen durch druckdichte ist, was durch eine entsprechende Ausbildung der isolierende Durchführungsbuchsen 67, 68, 69 bzw. 71 Impulsleitung geschehen kann. Um eine größtmögin der Wandung der Kammer 17 nach außen. io liehe Elastizität zu erzielen, wird die Impulsleitung 73 Hinsichtlich der Einzelheiten des Erregungskreises zweckmäßig so gewählt, daß die Dauer des Ausgangs-64, der in Fig. 8 dargestellt ist, ist zunächst zu erwäh- impulses über einen weiteren Bereich veränderlich ist. nen, daß alle Ringe 56 durch gleiche Widerstände 72 Damit die Magnetspulen 29, 31 und die Plasmaelektrisch miteinander in Reihe geschaltet sind. Diese quelle 52 synchron erregt werden, ist ein Taktgene-Widerstände sind zweckmäßig zwischen den Schäften 15 rator 83, beispielsweise ein Multivibrator, vorgesehen, 57 benachbarter Ringpaare angeordnet. Die Wider- der mit der Zündelektrode des Ignitrons 48 des Mastände 72 stellen eine Belastung für eine Impulslei- gnetspulenerregungskreises 46 verbunden ist und dazu tung 73 dar, die zwischen der Eingangsklemme 69 des dient, dieses zu zünden. Der Taktgenerator 83 ist ferersten Ringes 62 und der Eingangsklemme 71 des ner über ein geeignetes Zeitverzögerungsglied 84 mit letzten Ringes 63 geschaltet ist. Die Eingangsklemme 20 der Eingangsseite des durch einen Taktimpuls ge-69 ist außerdem noch geerdet. Die Impulsleitung 73 steuerten Generators 79 des Quellenerregungskreises wird von einer Gleichstromquelle 24 von hoher Span- 64 gekoppelt. Daher wird durch jeden durch den nung gespeist. Bei der Einleitung eines Leitungszu- Taktgenerator 83 erzeugten Taktimpuls das Ignitron Standes zwischen dem ersten Ring 62 und den un- 48 gezündet, wodurch die Magnetspulen 29, 31 erregt mittelbar benachbarten Ringen 56 durch die nach- 25 und das Magnetfeld 11 erreicht wird. Nach einer stehend beschriebenen Mittel wird ein Entladungspfad kurzen Zeitverzögerung, die durch das Zeitverzögezur Erde gebildet. Die Impulsleitung 73 entlädt sich rungsglied 84 bewerkstelligt wird, um die vorherige daher von Ring zu Ring um den Ringkörper der Errichtung des Magnetfeldes 11 sicherzustellen, steu-Quelle 52 herum, und zwar gabelförmig zwischen ert der Taktimpuls den Impulsgenerator 79, was die dem ersten Ring 62 und dem letzten Ring 63. 30 Erzeugung eines Ringes aus ionisiertem Brennstoff-Zur Herstellung eines Leitungszustandes zwischen plasma aus der Quelle 52 zur Folge hat. Die weitere dem ersten Ring 62 und den diesem benachbarten Arbeitsweise des Injektors ergibt sich aus dem vor-Ringen 56 ist vorzugsweise ein Impulstransformator angehend beschriebenen Verfahren. Die Plasmateil-76 vorgesehen, dessen Sekundärwicklung 77 an die chen, nämlich die Ionen und Elektronen, werden aus Zündelektrodenklemmen 67, 68 geschaltet ist und 35 der Quelle 52 mit verhältnismäßig geringen Energien, dessen Primärwicklung 78 mit einem durch einen beispielsweise einigen Elektronenvolt, erzeugt. Da Taktimpuls gesteuerten Impulsgenerator 79 gekop- das Magnetfeld 11 zeitlich während einer Viertelpelt ist. Die eine Elektrodenklemme 68 ist außerdem periode der Stromänderung in den Magnetspulen 29, über einen Vorschaltwiderstand 81 mit der Klemme 31 sinusförmig ansteigt, bewegen sich die Plasmaionen 71 des letzten Ringes 71 gekoppelt. Der Kondensator 40 und -elektronen spiralig nach innen zur Achse der 82 wird daher, da er zwischen der Klemme 68 und Vakuumkammer 17 während des vorerwähnten anErde liegt, über den Widerstand 81 durch die mit fänglichen Zeitintervalls A tv worauf die Plasmaerzeuder Klemme 71 verbundene Impulsleitung 73 aufge- gung infolge der entsprechenden bestimmten Entladen. Bei der Erzeugung eines Impulses durch den ladungsperiode der Impulsleitung 73 zum Stillstand Impulsgenerator 79 wird daher den Zündelektroden 45 kommt. Während dieses Zeitintervalls ΔI1 werden die 59, 61 ein Hochspannungsimpuls zugeführt. Die zwi- Energien der verhältnismäßig energiearmen Plasmaschen den Zündelektroden 59, 61 und dem geerdeten ionen und -elektronen nichtadiabatisch in der vorersten Ring 62 entstehenden Spannungen sind für die angehend beschriebenen Weise wesentlich erhöht, was Bildung einer Lichtbogenentladung zwischen diesen eine Anhäufung von energiereichem Plasma im axiaausreichend. Der Kondensator 82 wird daher über 50 len Mittelbereich der Vakuumkammer 17 zur Folge einen Leitungspfad entladen, der die Elektroden 68 hat, der axial durch die Reflektorfeldbereiche 13 des und den ersten Ring 62 umfaßt, wobei ausreichend Feldes 11 begrenzt ist. Anschließend an das nichtEnergie für die Entwicklung einer beträchtlichen adiabatische Zeitintervall ZIi1 erfährt das injizierte Menge Brennstoffgas aus dem Ring 62 sowie aus den energiereiche Plasma einen zusätzlichen Energiezudiesem benachbarten Ringen 56 erzeugt wird. Das 55 wachs durch die übliche adiabatische Verdichtung Gas wird im Lichtbogen rasch ionisiert, so daß ein nach den verschiedenen vorangehend beschriebenen Brennstoffplasma entsteht. Außerdem wird durch die Verfahren. Erstens kann das injizierte energiereiche Entladung ein Leitungspfad zur Erde gebildet, über Plasma adiabetisch an dem ursprünglichen Ort durch welchen sich die Impulsleitung 73 entlädt. Das aus das Magnetfeld 11 während des Zeitintervalls Δ t2 den dem ersten Ring 62 benachbarten Ringen 56 ent- 60 (s. Fig. 3) erhitzt werden, das sich von dem Ende des wickelte Gas schafft Leitungspfade geringen Wider- Intervalls Δ J1 bis zum Ende einer Viertelperiode der Standes zwischen diesen Ringen und den nächstfol- Stromänderung des Magnetfeldes erstreckt. Das wähgenden Ringen, durch welche sich die Impulsleitung rend des Intervalls Δ t.2 mit der Zeit ansteigende Feld 73 vorzugsweise entlädt. Die ionisierte gasförmige ist homogen und hat daher den bei Pyrotron üblichen Entladung schreitet daher rasch in der gleichen Weise 65 Verlauf, so daß die adiabatische Erhitzung in der beum die Quelle 52 in beiden Richtungen zwischen dem schriebenen Weise vor sich geht. In einer ausreichend ersten und dem letzten Ring 62 bzw. 63 fort, so daß großen Vorrichtung kann die kombinierte nichtadiaein Äquatorialring aus ionisiertem Brennstoffplasma bausche und die adiabatische Erhitzung möglicher-last ring 63, which is diametrically opposite this, is formed within the vacuum chamber 17. The two sections are common. This results in the generation of fuel plasma lasts for a time from the consideration of the plasma source excitation interval, which is essentially determined by the duration of the circle 64, which is described in more detail below. Output pulse from line 73 is determined. The source 52 is connected to the excitation circuit 64 through 5 The fuel plasma generation interval can therefore be connected to lines 66, which are set with the ignition electro- so that it is connected to a particular Andes 59, 61 or with the rings 62, 63 rise time of the magnetic field 11 are matched in the injector. These lines 66 lead through pressure-tight, which can be done by a corresponding design of the insulating bushings 67, 68, 69 or 71 pulse line. To the greatest possible extent the wall of the chamber 17 to the outside. In order to achieve elasticity, the impulse line 73 is expediently selected with regard to the details of the excitation circuit so that the duration of the output 64, which is shown in FIG. 8, is variable over a wider range. NEN that all rings 56 by the same resistors 72 so that the magnetic coils 29, 31 and the plasma are electrically connected in series with one another. This source 52 are excited synchronously, a clock genes resistors are expediently between the shafts 15 rator 83, for example a multivibrator, provided, 57 adjacent pairs of rings are arranged. The resistors with the ignition electrode of the ignitrone 48 of the mast stand 72 represent a load for an impulse magnet coil excitation circuit 46, which is connected to the device 73, which is used between the input terminal 69 of the to ignite this. The clock generator 83 is the first ring 62 and the input terminal 71 of the ner is connected to the last ring 63 via a suitable time delay element 84. The input terminal 20 of the input side of the ge-69 generated by a clock pulse is also grounded. The pulse line 73 of the source excitation circuit controlled generator 79 is coupled from a high voltage DC power source 24 64. Hence everyone is fed by the nung. When a line-to-clock generator 83 is initiated, the clock pulse generated by the ignitron stand between the first ring 62 and the unignited 48, whereby the magnet coils 29, 31 excited indirectly adjacent rings 56 through the following 25 and the magnetic field 11 is reached. According to one of the means described above, a short time delay discharge path is formed by the time delay to earth. The pulse line 73 discharges itself approximately member 84 is accomplished to ensure the previous therefore from ring to ring around the ring body of the establishment of the magnetic field 11, control source 52, namely fork-shaped between ert the clock pulse the pulse generator 79, which is the first ring 62 and the last ring 63. 30 production of a ring of ionized fuel-To produce a conduction state between plasma from source 52 results. The further method of operation of the injector that is adjacent to the first ring 62 and the method of operation of the injector that is adjacent to it results from the previously described method of rings 56, preferably a pulse transformer. The plasma part 76 is provided, the secondary winding 77 of which is connected to the surfaces, namely the ions and electrons, are connected from ignition electrode terminals 67, 68 and 35 of the source 52 with relatively low energies, the primary winding 78 of which is generated with an electron volts, for example, by a few. Since the pulse generator 79 is coupled to the clock pulse, the magnetic field 11 is temporally during a quarter of a quarter. The one electrode terminal 68 is also the period of the change in current in the magnet coils 29, increases sinusoidally via a series resistor 81 with the terminal 31, the plasma ions 71 of the last ring 71 move coupled. The capacitor 40 and electrons spiraling inward to the axis of FIG. 82 is therefore, since it is connected to earth between the terminal 68 and vacuum chamber 17 during the aforementioned, via the resistor 81 by the pulse line connected to the terminal 71 with the initial time interval A t v to which the plasma generator is connected 73 uprising as a result of the corresponding definite unloading. When generating a pulse by the charge period of the pulse line 73 to a standstill pulse generator 79 is therefore the ignition electrodes 45 comes. During this time interval ΔI 1 , the 59, 61 are supplied with a high voltage pulse. The voltages that arise between the energies of the relatively low-energy plasma meshes, the ignition electrodes 59, 61 and the grounded ions and electrons non-adiabatically in the first ring 62, are significantly increased for the manner described above, resulting in the formation of an arc discharge between these an accumulation of high-energy plasma in the axia sufficient . The capacitor 82 is therefore discharged over 50 len central area of the vacuum chamber 17 as a result of a conduction path which has the electrodes 68 which encompasses axially through the reflector field areas 13 and the first ring 62, with sufficient field 11 being limited. Subsequent to the lack of energy for the development of a considerable adiabatic time interval ZIi 1 , the injected amount of fuel gas from the ring 62 and from the high-energy plasma an additional energy is generated for these neighboring rings 56. The wax produced by the usual adiabatic compression of gas is rapidly ionized in the arc, so that a fuel plasma arises according to the various previously described fuel plasma. Also, through the procedure. First, the injected high energy discharge can form a conduction path to earth via plasma adiabetic at the original location through which the impulse line 73 discharges. Consisting of the magnetic field 11 during the time interval Δ t 2 to the first ring 62 adjacent rings 56 corresponds 60 (s. Fig. 3) are heated, which extends from the end of the wrapped gas creates conduction paths small resistance interval Δ J 1 to at the end of a quarter period the stand between these rings and the next following change in current of the magnetic field extends. The swaying struggle through which the impulse line rend of the interval Δ t. 2 field 73 increasing with time preferably discharges. The ionized gaseous form is homogeneous and therefore has the usual pyrotron discharge and therefore progresses rapidly in the same way, so that the adiabatic heating in the vicinity of the source 52 takes place in both directions between the ways described. In a sufficiently large first and last ring 62 and 63, respectively, so that the combined non-adiae an equatorial ring of ionized fuel plasma can bulge and the adiabatic heating possible.

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weise dazu ausreichen, um die Energie des Brenn- mit Hochspannungsklemmen üblicher Art verbundenwise enough to connect the energy of the burning with high-voltage terminals of the usual type

Stoffplasmas auf die Zündtemperatur für thermo- sind.Substance plasma on the ignition temperature for thermo- are.

nukleare Reaktionen zu bringen. Die dabei frei wer- Die Magnetspulen 86, 87 sind vorzugsweise mitbring nuclear reactions. The solenoid coils 86, 87 are preferably with

dende Reaktionsenergie könnte dann durch beliebige, Hilfe einer Sammelschiene 97 in Reihe geschaltet, dieThe reaction energy could then be connected in series by any means of a bus bar 97, which

an sich bekannte Verfahren und Mittel in nutzbare 5 zwischen die Klemmen der Leitungen 92 und 93 ge-methods and means known per se in usable 5 between the terminals of the lines 92 and 93

Leistung umgewandelt werden. schaltet ist, während die Klemmen 91, 94 über Schalt-Power can be converted. is switched, while terminals 91, 94 via switching

Zum Beispiel werden am Ende einer Viertelperiode mittel mit einer geeigneten Stromquelle 98 verbundenFor example, mediums are connected to a suitable power source 98 at the end of a quarter cycle

der sinusförmigen Veränderung des Magnetfeldes 11, sind. Die Stromquelle 98 besteht gewöhnlich aus einerthe sinusoidal change in the magnetic field 11 are. The power source 98 usually consists of one

zu welchem Zeitpunkt das Magnetfeld seine maximale Kondensatorbatterie 99, die auf eine hohe Spannungat which point the magnetic field reaches its maximum capacitor bank 99, which is at a high voltage

Stärke erreicht, die Magnetspulen 29, 31 selbsttätig io durch eine nicht gezeigte Stromquelle vorgeladen undStrength reached, the solenoids 29, 31 automatically preloaded and io by a power source, not shown

durch die Diode 51 und das Ignitron 41 kurzgeschlos- mit den Klemmen der Leitungen 91 und 94 über einby the diode 51 and the Ignitron 41 short-circuited to the terminals of the lines 91 and 94 via a

sen, wie vorangehend beschrieben. Das Magnetfeld in Reihe geschaltetes Ignitron 101 verbunden ist. Diesen as described above. The magnetic field connected in series to Ignitron 101 is connected. the

11 hat nun das Bestreben, zeitabhängig exponentiell Klemme der Leitung 94 ist unmittelbar mit dem nega-11 now strives, time-dependent exponentially.Terminal of line 94 is directly connected to the negative

abzuf allen. Die durch die angedeutete thermonukleare tiven Pol der Kondensatorbatterie 99 verbunden,to all. Connected by the indicated thermonuclear tive pole of the capacitor battery 99,

Reaktion erzeugten außerordentlich energiereichen 15 dessen positiver Pol mit der Anode des Ignitrons 101Reaction generated extremely high-energy 15 its positive pole with the anode of the ignitron 101

Teilchen könnten dann mit dem Feld 11 zusammen- und dessen Kathode mit der Klemme der Leitung 91Particles could then be combined with the field 11 and its cathode with the terminal of the line 91

wirken und ihre Energien an das Feld durch induk- verbunden ist. Geeignete Schaltmittel zum Kurz-act and their energies are connected to the field through induc-. Suitable switching means for short

tive Kopplung abgeben. Die zusätzliche Energie der schließen sowie andere Organe zur Manipulation dessubmit tive coupling. The extra energy of the close as well as other organs used to manipulate the

geladenen Teilchen sowie die bei der Erzeugung des Magnetfeldes, die hier nicht näher beschrieben sind,charged particles as well as those in the generation of the magnetic field, which are not described in detail here,

Feldes verwendete Energie würde daher als nutzbare 20 können zusätzlich mit den Magnetspulen 86, 87 jeThe energy used in the field would therefore be usable as 20 can in addition to the magnetic coils 86, 87 each

elektrische Energie an den Eingangsklemmen der Lei- nach den Erfordernissen für die Durchführung derelectrical energy at the input terminals of the line according to the requirements for the implementation of the

tungen 38, 42 der Magnetspulen 29, 31 auftreten. Die verschiedenen bekannten Pyrotronprozesse gekoppeltlines 38, 42 of the solenoids 29, 31 occur. The various known pyrotron processes coupled

Magnetspulen wurden daher eine Art elektrischen werden.Solenoid coils were therefore to become a kind of electrical one.

Generator darstellen, an den eine Einrichtung zur Die Erzeugung des Pyrotronumschließungsfeldes Ausnutzung der elektrischen Energie angeschaltet 25 kann hinsichtlich der Erzeugung des Injektionsfeldes werden könnte. 11 und der Injektion von Brennstofrplasma mit Hilfe Zweitens können die adiabatischen Erhitzungs- eines geeigneten Zeitverzögerungsgliedes 102 zeitlich maßnahmen beim Verfahren nach der Erfindung in gesteuert werden, das zwischen der Zündelektrode des einem zusätzlichen Pyrotronumschließungsfeld ent- Ignitrons 101 und dem Taktgenerator 83 geschaltet weder in Überlagerung oder in axialer Ausfluchtung 30 ist. Das Zeitverzögerungsglied 102 ist vorzugsweise so mit dem Injektorfeld 11 durchgeführt werden. Falls gewählt, daß es eine zeitliche Verzögerung bewirkt, das erstere Verfahren angewendet wird, wird das ma- die gleich dem vorerwähnten Intervall A tt ist, wähgnetische Pyrotronumschließungsfeld vorzugsweise rend welchem das Injektorfeld 11 radial inhomogen mit der in Fig. 9 dargestellten Anordnung gebildet. ist. Daher wirkt jeder durch den Generator 83 er-Wie sich aus Fig. 9 ergibt, sind zwei Umschließungs- 35 zeugte Taktimpuls die Errichtung des Injektionsfeldes feldmagnetspulen 86 und 87 gleichachsig und in Ab- 11 und die Injektion von Brennstoffplasma aus der stand innerhalb der Vakuumkammer 17 des Injektors Quelle 52 in die axialen Mittelbereiche der Vakuumangeordnet. Solche Magnetspulen bilden in Kombi- kammer 17 in der vorangehend beschriebenen Weise, nation mit den nachstehend beschriebenen Erregungs- Nach dem durch das Zeitverzögerungsglied 102 bemitteln in der Tat ein Pyrotron. Hierbei ist zu erwäh- 40 werkstelhgten Intervall Δ tt zündet der Taktimpuls das nen, daß die Pyrotronmagnetspulen 86, 87 für die Ignitron 101, so daß sich die Kondensatorbatterie 99 Zwecke der Erfindung einen solch ausreichend großen sinusförmig über die Magnetspulen 86, 87 entlädt, radialen Abstand von der Innenwandung des was die Errichtung des vorerwähnten, mit der Zeit Vakuumzylinders 18 haben, daß um sie herum In- ansteigenden Pyrotronumschließungsfeldes 15 (siehe jektormagnetspulen 29,31 angeordnet werden können. 45 Fig. 3) in der Achsrichtung der Kammer 17 zur Folge Die Pyrotronmagnetspulen 86, 87 können konzen- hat. Die Errichtung dieses Feldes fällt daher mit dem irisch innerhalb der Injektormagnetspulen 29, 31 mit Zeitpunkt tt zusammen, an welchem das Injektorfeld Hilfe von Abstandsstäben 88 gelagert werden, die von 11 radial homogen wird, so daß die Injektion von den Innenflächen der Abschlußscheiben 22, 23 axial Brennstoffplasma zum Stillstand kommt. Das Pyronach innen abstehen. Die Stäbe 88 sind an in Um- 50 tronfeld und das Injektorfeld ergeben dann das resulfangsrichtung verteilten Bändern 89 befestigt, welche tierende Pyrotronumschließungsfeld 16 nach dem die Magnetspulen in ähnlicher Weise, wie voran- Zeitpunkt tv das nach dem Zeitpunkt f2 = tm ansteigt, gehend für die Magnetspulen29, 31 beschrieben, wo das Injektorfeidll seinen Höchstwert hat. Das halten. Die Pyrotronmagnetspulen 86, 87 können an injizierte energiereiche Brennstoffplasma wird daher eine geeignete Einrichtung zur elektrischen Erregung 55 weiterhin adiabatisch innerhalb des erwähnten resulangeschaltet werden, um ein mit der Zeit ansteigendes tierenden Homogenfeldes erhitzt. Pyrotronumschließungsfeld zu erzeugen, d.h. ein Wenn der Injektor zur axialen Injektion in ein zuaxialsymmetrisches, radial homogenes Magnetfeld mit sätzliehes Pyrotron 103 verwendet werden soll, wird voneinander in axialem Abstand befindlichen Reflek- der Injektor in axialer Ausfluchtung mit diesem, wie torfeldbereichen von zunehmender Stärke in Achs- 60 in Fig. 10 dargestellt ist, angeordnet. Hierbei ist zu richtung der Vakuumkammer 17 in Überlagerung mit erwähnen, daß für diesen Zweck der Injektor so abdem Injektorfeld 11. Um dies zu erleichtern, sind Zu- geändert ist, daß er eine axiale Mittelöffnung 104 in leitungspaare 91, 92 und 93, 94 mit den Endklemmen der Abschlußscheibe 23 aufweist, um den Durchtritt der Magnetspulen 86, 87 verbunden. Diese Leitungen von energiereichem Plasma in axialer Richtung zu sind durch den Zylinder 18 mit Hilfe von Durchfüh- 65 ermöglichen. Das Pyrotron 103 weist eine ähnliche rungsbuchsen 96 aus Isoliermaterial nach außen ge- Öffnung 106 auf. Die Öffnungen 104 und 106 sind führt, welche in dessen Wandung mit thermischer beispielsweise durch eine magnetisch durchlässige Abdichtung eingesetzt sind und an diesen Buchsen Leitung 107 miteinander verbunden, die herme-Represent a generator to which a device for generating the pyrotron enclosing field using the electrical energy could be connected with regard to the generation of the injection field. 11 and the injection of fuel plasma with the aid of the second, the adiabatic heating of a suitable time delay element 102 can be timed in the method according to the invention, which is switched between the ignition electrode of the an additional pyrotron enclosing field and the clock generator 83 neither in superimposition nor is in axial alignment 30. The time delay element 102 is preferably implemented in this way with the injector field 11. If it is chosen that it causes a time delay, the former method is used, the maximum is equal to the aforementioned interval A t t , preferably similar pyrotron enclosing fields at which the injector field 11 is formed radially inhomogeneously with the arrangement shown in FIG. is. Therefore, each acts through the generator 83. As can be seen from FIG. 9, two encircling clock pulses are the establishment of the injection field field magnet coils 86 and 87 on the same axis and in ab- 11 and the injection of fuel plasma from the stand within the vacuum chamber 17 of the injector source 52 is located in the axially central regions of the vacuum. Magnetic coils of this type in combination chamber 17 in the manner described above, nation with the excitation described below, are in fact a pyrotron. In this case, the 40 factory interval Δ t t ignites the clock pulse that the pyrotron magnet coils 86, 87 for the Ignitron 101, so that the capacitor battery 99 for the purposes of the invention discharges such a sufficiently large sinusoidal via the magnet coils 86, 87, radial distance from the inner wall of what the erection of the aforementioned vacuum cylinder 18 over time, that around them in increasing pyrotron enclosing field 15 (see jektormagnetspulen 29,31. 45 Fig. 3) can be arranged in the axial direction of the chamber 17 to Consequence The pyrotron magnet coils 86, 87 can concentrate. The establishment of this field therefore coincides with the Irish within the injector magnet coils 29, 31 at time t t , at which the injector field is supported by spacer rods 88, which is radially homogeneous from 11, so that the injection from the inner surfaces of the cover disks 22, 23 axial fuel plasma comes to a standstill. The pyron stick out inwards. The rods 88 are attached to bands 89 distributed in the circumferential direction, and the injector field then results in the resultant pyrotron enclosing field 16 increasing after the magnetic coils in a manner similar to the time t v before that after the time f 2 = t m , going for the solenoids 29, 31 described where the Injektorfeidll has its maximum value. Hold that. The pyrotron magnet coils 86, 87 can be connected to injected high-energy fuel plasma if a suitable device for electrical excitation 55 continues to be adiabatically connected within the above-mentioned result in order to heat a homogeneous field that increases with time. If the injector is to be used for axial injection into an axially symmetrical, radially homogeneous magnetic field with additional pyrotron 103, the reflector that is axially spaced from one another is axially aligned with this, such as gate field areas of increasing strength in the axis - 60 is shown in Fig. 10, arranged. Here it is to be mentioned, superimposed on the direction of the vacuum chamber 17, that for this purpose the injector starts from the injector field 11. To facilitate this, it is changed that it has an axial central opening 104 in line pairs 91, 92 and 93, 94 the end clamps of the cover plate 23 connected to the passage of the magnetic coils 86, 87. These lines of high-energy plasma in the axial direction are to be made possible through the cylinder 18 with the aid of bushings 65. The pyrotron 103 has a similar bushing 96 made of insulating material to the outside opening 106. The openings 104 and 106 are leads, which are inserted in its wall with a thermal seal, for example by a magnetically permeable seal, and connected to one another at these sockets line 107, the hermetically sealed

17 1817 18

tisch dichtend am Injektor und am Pyrotron be- ßen der Magnetspule 31, vorzugsweise nachdem im festigt ist. wesentlichen das gesamte Brennstoffplasma in das Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß dasPyro- Pyrotron 103 hineindiffundiert ist, erregt wird. Außertron 103 mit einer Einrichtung beliebiger Art zur dem können die Stromkreiskonstanten der Magnet-Erzeugung eines magnetischen Umschließungsfeldes 5 spulen 108, 111, 112 und die entsprechenden Stromversehen sein kann. Zur Vereinfachung der Darstel- quellen mit Bezug auf die Injektormagnetspulen 29, lung und der Beschreibung ist in der Zeichnung ein 31 und die anderen Schaltelemente so gewählt wer-Pyrotron 103 gezeigt, das eine Mittelfeldmagnetspule den, daß die Feldstärke des mittleren durch die Ma-108 aufweist, die gleichachsig um die Vakuumkam- gnetspule 108 erzeugten Feldbereiches geringer ist mer 109 desselben angeordnet ist. Konzentrisch um io als diejenigen des Injektorfeldes 11 während der Zeit, die Enden der Mittelfeldmagnetspule 108 sind in axia- während welcher der Reflektorfeldbereich 13 b in seilem Abstand voneinander Reflektorfeldmagnetspulen ner Stärke abklingt. Es ist ferner zweckmäßig, daß dieTable sealing on the injector and on the pyrotron have the magnetic coil 31, preferably after it is solidified. essentially all of the fuel plasma is excited from the foregoing that the pyro-pyrotron 103 has diffused into it. Extractron 103 with a device of any kind for which the circuit constants of the magnet generation of a magnetic enclosing field 5 coils 108, 111, 112 and the corresponding power supply can be provided. To simplify the sources with reference to the injector solenoids 29, development and the description, a 31 and the other switching elements are shown in the drawing so that the pyrotron 103 is a middle field magnetic coil that the field strength of the middle field through the Ma-108 has, the coaxial around the vacuum chamber gnetspule 108 generated field area is smaller mer 109 of the same is arranged. Concentrically around io than those of the injector field 11 during the time, the ends of the central field magnet coil 108 are in axia- during which the reflector field region 13 b decays at a steep distance from each other reflector field magnet coils ner strength. It is also appropriate that the

111 und 112 angeordnet. Bei der Erregung der Re- Stärke des Reflektorfeldbereiches, der durch die Maflektorfeldmagnetspulen werden dann axial vonein- gnetspule 112 erzeugt wird, gleich derjenigen des Inander in Abstand befindliche verstärkte Reflektorfeld- 15 jektorf eldbereiches 13 a während der Zeit ist, während bereiche erzeugt, welche die Enden eines weniger welcher der Reflektorfeldbereich 13 b in seiner Stärke starken mittleren Feldbereiches begrenzen, der durch abnimmt. Das durch die Magnetspulen 108, 112 erdie Magnetspule 108 erzeugt wird. Das resultierende zeugte Feld wirkt daher mit dem Injektorfeld zur Gesamtmagnetfeld bildet daher ein Pyrotronumschlie- Erzeugung eines Gesamtfeldes zusammen, das sich ßungsfeld üblicher Art. 20 durch den Injektor und das Pyrotron erstreckt und111 and 112 arranged. During the excitation of the re-strength of the reflector field area, which is generated by the reflector field magnet coils, axially vonein- gnetspule 112 is equal to that of the spaced-apart reinforced reflector field area 13 a during the time during which areas are generated which the Ends of a less which limit the reflector field area 13 b in its strength strong central field area, which decreases through. That the magnetic coil 108 is generated by the magnetic coils 108, 112. The resulting generated field therefore interacts with the injector field to form a total magnetic field, thus forming a pyrotron enclosing generation of a total field that extends through the injector and the pyrotron and of the usual type

Die Erregung der Pyrotronmagnetspulen 108,111, durch Reflektorfeld-Endverschlüsse bestimmt wird,The excitation of the pyrotron magnet coils 108,111, is determined by reflector field terminations,

112 wird durch geeignete Stromquellen 113, 114, 116, die einen weniger starken Mittelfeldbereich begrenz. B. durch geladene Kondensatorbatterien vorgenom- zen. Der Mitteibfeldbereich wird durch die Verringemen, die mit den erwähnten Magnetspulen durch ent- rung des Reflektorfeldbereiches 13 b in einen Bereich sprechende schnell wirkende Schalteinrichtungen 117, 25 von relativ hoher Feldstärke innerhalb des Injektors 118, 119, z. B. durch Ignitrons, gekuppelt sind. Diese und in einen Bereich geringer Feldstärke innerhalb Schalteinrichtungen können einzeln durch Impulse des Pyrotrons 103 unterteilt. Das Plasma hat daher gezündet werden, die ihnen von einer geeigneten das Bestreben, aus dem Injektor in den Bereich von Quelle zugeführt werden, so daß eine unabhängige niedriger Feldstärke des Feldes innerhalb des Pyro-Erregung der Magnetspulen 108,111,112 möglich ist. 30 trons hineinzudiffundieren. Nach dem durch das Zeit-Ferner sind Mittel vorgesehen, die dazu dienen, die verzögerungsglied 123 bewirkten Zeitintervall wird112 is powered by suitable current sources 113, 114, 116, which limit a less strong midfield area. B. made by charged capacitor batteries. The Mitteibfeldbereich is the Verringemen that with said solenoid by appropriate tion of the reflector panel region 13 b in a region speaking fast-acting switch means 117, 25 of relatively high field strength within the injector 118, 119, for example. B. by ignitrons, are coupled. These and a region of low field strength within switching devices can be individually subdivided by pulses from the pyrotron 103. The plasma therefore has to be ignited by a suitable endeavor to be fed from the injector into the area of the source, so that an independent lower field strength of the field within the pyro-excitation of the magnetic coils 108,111,112 is possible. Diffuse 30 trons into it. After the by the time further means are provided which serve to delay the delay element 123 caused time interval

Injektormagnetspule 31 zum Zeitpunkt J1 anschlie- die Schalteinrichtung 118 durch den durch den Taktßend an das inhomogene Zeitintervall At1 zu zünden, generator 83 erzeugten ursprünglichen Impuls ausgewährend welchen energiereichen Brennstoffplasma im löst bzw. gezündet, wodurch die Erregung der Maaxialen Mittelbereich des Injektorfeldes 11 angesam- 35 gnetspule 111 eingeleitet wird. Diese Magnetspule melt wird. Diese Mittel können beispielsweise aus kann so ausgebildet sein, daß sie ein Reflektorfeld einem Ignitron 121 bestehen, dessen Kathode mit der erzeugt, das einen außerordentlich raschen Anstieg Klemme der Leitung 42 und dessen Anode mit der hat, so daß dieses Reflektorfeld eine Feldstärke erKlemme der Leitung 41 verbunden ist. Die Zündelek- reicht, die im wesentlichen gleich derjenigen ist, die trode des Ignitrons 121 ist mit dem Taktgenerator 83 40 durch die Magnetspule 112 in einer ausreichend kurüber ein Zeitverzögerungsglied 122 verbunden, dessen zen Zeit erzeugt wird. Dadurch wird das energiereiche zeitliche Verzögerung im wesentlichen gleich dem Plasma innerhalb des mittleren Feldbereiches des Zeitintervall At1 ist. Das Ignitron 121 wird daher zum auf diese Weise errichteten Umschließungsfeldes geZeitpunkt Z1 gezündet, was zur Folge hat, daß die halten.Injector solenoid 31 at time J 1 then switches the switching device 118 by the original pulse generated by the generator 83 to ignite the inhomogeneous time interval At 1, during which energy-rich fuel plasma is released or ignited, whereby the excitation of the maaxial middle area of the injector field 11 accumulates - 35 magnetic coil 111 is initiated. This solenoid is melted. These means can, for example, be designed in such a way that they consist of a reflector field of an ignitron 121, the cathode of which generates with the, which has an extremely rapid rise in the terminal of the line 42 and its anode with the, so that this reflector field has a field strength erKlemme the line 41 is connected. The ignition elec- tricity, which is essentially the same as that of the electrode of the ignitron 121, is connected to the clock generator 83 40 through the magnetic coil 112 in a sufficiently short time via a time delay element 122, the zen time of which is generated. As a result, the high-energy time delay is essentially equal to the plasma within the central field area of the time interval At 1 . The ignitron 121 is therefore ignited at the time Z 1 set up in this way, with the result that they hold.

Magnetspule 31 kurzgeschlossen wird. Dadurch wird 45 Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und der betreffende von der Spule 31 erzeugte Reflektor- beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen befeldbereich 13 zeitlich exponentiell zum Abklingen schränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens vergebracht, während der durch die Magnetspule 29 er- schiedene Abänderungen erfahren. Beispielsweise zeugte Reflektorfeldbereich 13 weiterhin mit der Zeit können die vorerwähnten Polschuhe 36 in Verbinzunimmt. Das sich innerhalb der axialen Mittel- 5° dung mit den Injektormagnetspulen 29, 31 verwendet bereiche des Magnetfeldes 11 ansammelnde energie- werden, um die Erzeugung des Injektionsfeldes mit reiche Plasma diffundiert vorzugsweise axial durch einer optimalen radialen Inhomogenität zu erleichtern, den weniger starken Reflektorfeldbereich 13 und da- Dabei können die Polschuhe so geformt sein, daß sie her durch die Öffnung 104 und die Leitung 107 in das diese Inhomogenität während des anfänglichen An-Pyrotron 103. 55 stiegs der Feldstärke erzeugen. Dadurch werden ge-Solenoid 31 is short-circuited. This makes 45 The invention is not limited to the ones shown and the relevant reflector generated by the coil 31 - described preferred embodiments field area 13 decreases exponentially in time, but can be spent within its framework, during the changes made by the magnetic coil 29. For example If the reflector field area 13 continues to be generated, the aforementioned pole pieces 36 can increase over time. This is used within the axial central 5 ° formation with the injector solenoids 29, 31 Areas of the magnetic field 11 accumulating energy are used to generate the injection field rich plasma diffuses preferably axially through an optimal radial inhomogeneity to facilitate the less strong reflector field area 13 and thereby the pole pieces can be shaped so that they through opening 104 and line 107 into this inhomogeneity during the initial at-pyrotron 103. 55 increases of field strength produce. This will

Um das Einfangen des energiereichen Brennstoff- ladene Teilchen, die in Umfangrichtung in das Feld plasmas innerhalb des Pyrotrons 103 zu erleichtern, eingebracht werden, z. B. mittels der Ringplasmawird die Erregung der Magnetspulen 108, 111, 112 quelle 52, in einer stabilen Kreisbahn mit großem Rain geeigneter Weise mit Bezug auf die Arbeitsweise dius während eines verhältnismäßig langen Zeitraums des Injektors zeitlich gesteuert. Beispielsweise kön- 60 bleiben. Mit anderen Worten, es ist die Inhomogeninen die Schalteinrichtungen 117, 119 unmittelbar mit tat vor der Sättigung der Polschuhe so gewählt, daß dem Taktgenerator 83 verbunden werden, während sich ein stabiler Teilchenumlauf wie bei einem Betadie Schalteinrichtung 118 über ein Zeitverzögerungs- tron üblicher Art ergibt. Die Teilchen werden daher glied 123 zur Erzeugung einer Zeitverzögerung ange- in der stabilen Kreisbahn auf hohe Energien beschleukoppelt ist, die zweckmäßig größer als A J1 ist. 65 rügt. Zu jedem gewünschten Zeitpunkt vor der Sätti-In order to facilitate the capture of the high-energy fuel-charged particles, which are introduced in the circumferential direction into the plasma field inside the pyrotron 103, e.g. B. by means of the ring plasma, the excitation of the magnetic coils 108, 111, 112 source 52, timed in a stable circular orbit with a large rain in a suitable manner with reference to the mode of operation dius during a relatively long period of the injector. For example, you can stay 60. In other words, the inhomogeneities of the switching devices 117, 119 immediately with tat before the saturation of the pole pieces are selected so that the clock generator 83 is connected, while a stable particle circulation as in a beta results in the switching device 118 via a time delay tron of the usual type . The particles are therefore member 123 for generating a time delay in which the stable circular path is accelerated to high energies, which is expediently greater than A J 1 . 65 complains. At any desired point in time before saturation

Daher werden die Magnetspulen 108, 112 gleich- gung der Polschuhe können dann die MagnetspulenThe magnet coils 108, 112 are therefore the same as the pole shoes can then be the magnet coils

zeitig mit den Injektormagnetspulen 29, 31 erregt, 29, 31 rasch mit Impulsen beliefert werden, um da-promptly excited by the injector solenoid coils 29, 31, 29, 31 are quickly supplied with pulses in order to

während die Magnetspule 111 nach dem Kurzschlie- durch die Polsohuhe zu sättigen und die stabile Kreis-while the magnetic coil 111 saturates after the short-circuit through the pole shoe and the stable circular

bahn im Feld zu zerstören. Die energiereichen Teilchen verlassen daher die stabile Kreisbahn und bewegen sich spiralig nach innen zum axialen Mittelbereich der Vakuumkammer, wo sie vom Injektionsfeld umschlossen werden.Destroy railway in the field. The energetic particles therefore leave the stable circular path and move spirals inward to the axially central area of the vacuum chamber, where it is removed from the injection field be enclosed.

Claims (16)

PATENTANSPRÜCHE: IOPATENT CLAIMS: IO 1. Verfahren zur Erhöhung der Energie elektrisch geladener Teilchen und zur Verdichtung derselben zu einem Plasma hoher Temperatur, wobei in einem evakuierten Raum ein axialsymmetrisches Magnetfeld mit axial voneinander entfernten gradientenmäßig verstärkten Reflektorfeldbereichen hergestellt wird und elektrisch geladene Teilchen in dem Feld vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld in radialer Richtung inhomogen ist, die magnetische Feldstärke mit der Zeit gesteigert wird und die elektrisch geladenen Teilchen in einer Ringzone erzeugt werden, die das Magnetfeld in der Mittelebene zwischen den Reflektorfeldbereichen umgibt, so daß die Teilchen unter dem Einfluß des Magnetfeldes aus der Ringzone spiralförmig radial nach innen zu dem axialen Bereich des Magnetfeldes zwischen den Reflektorfeldbereichen wandern, wodurch die Energie der Teilchen gesteigert wird und diese sich als ein Plasma hoher Temperatur sammeln.1. A method for increasing the energy of electrically charged particles and for compressing the same into a plasma of high temperature, wherein an axially symmetrical magnetic field with axially spaced, gradient-wise reinforced reflector field areas is produced in an evacuated space and electrically charged particles are provided in the field, characterized in that, that the magnetic field is inhomogeneous in the radial direction, the magnetic field strength is increased over time and the electrically charged particles are generated in an annular zone that surrounds the magnetic field in the center plane between the reflector field areas, so that the particles under the influence of the magnetic field from the Ring zone wander spirally radially inward to the axial area of the magnetic field between the reflector field areas, whereby the energy of the particles is increased and these collect as a high temperature plasma. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in radialer Richtung homogenes axialsymmetrisches Magnetfeld mit voneinander entfernten Bereichen mit erhöhter magnetischer Feldstärke auf die geladenen Teilchen nach ihrer Sammlung in dem mittleren axialen Bereich des inhomogenen Magnetfeldes zur Einwirkung gelangt und daß das homogene Feld in Abhängigkeit von der Zeit verstärkt wird, um die Energie der energiereichen Teilchen weiter zu erhöhen.2. The method according to claim 1, characterized in that that an axially symmetrical magnetic field homogeneous in the radial direction with one another distant areas with increased magnetic field strength on the charged particles their collection in the central axial area of the inhomogeneous magnetic field for action arrives and that the homogeneous field is strengthened as a function of time to the energy of high-energy particles to increase further. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorfeldbereiche des inhomogenen und homogenen Magnetfeldes nebeneinander angeordnet und axial ausgerichtet sind und die Stärken der nebeneinander angeordneten Reflektorfeldbereiche gleichzeitig nach der Ansammlung der geladenen Teilchen im mittleren Feldbereich des inhomogenen Feldes derart herabgesetzt werden, daß das angesammelte Plasma erhöhter Temperatur bevorzugt in axialer Richtung von dem inhomogenen Feld in den mittleren Feldbereich des homogenen Feldes diffundiert, wonach die Stärke des herabgesetzten Reflektorfeldbereiches des homogenen Feldes dann gesteigert wird, um das Plasma in seinem mittleren Feldbereich einzufangen.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the reflector field areas of the inhomogeneous and homogeneous magnetic field are arranged side by side and axially aligned and the strengths of the side by side arranged reflector field areas at the same time after the accumulation of the charged particles are reduced in the middle field area of the inhomogeneous field so that the accumulated Plasma of elevated temperature preferentially in the axial direction from the inhomogeneous field diffuses into the middle field area of the homogeneous field, after which the strength of the degraded Reflector field area of the homogeneous field is then increased to the plasma in its central field area. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das inhomogene Magnetfeld annähernd durch die Gleichung4. Process according to claims 1 to 3, characterized in that the inhomogeneous Magnetic field approximated by the equation Hz — H0 cos br sin ω t H z - H 0 cos br sin ω t bestimmt ist, wobei H0 die Feldstärke bei Radius NuU, b eine Veränderliche, die von den räumliehen Abmessungen des Feldes abhängt, r der Radius und t die Zeit ist und der Ring der geladenen Teilchen einen Radius von wenigstens r,-hat, wobei rt durch die Gleichungwhere H 0 is the field strength at radius NuU, b is a variable which depends on the spatial dimensions of the field, r is the radius and t is time and the ring of charged particles has a radius of at least r, where r t by the equation ~ Φ 2H0 2H 0 gegeben ist, wobei φ der Gesamtbetrag des magnetischen Flusses ist, der durch den Ring geladener Teilchen eingeschlossen wird.where φ is the total amount of magnetic flux trapped by the ring of charged particles. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das homogene Magnetfeld zu einer Zeit vor dem Maximum in der sinusförmigen Feldstärkenänderung des inhomogenen Feldes angelegt und gleichzeitig mit diesem beendet wird.5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that the homogeneous magnetic field at a time before the maximum in the sinusoidal field strength change of the inhomogeneous Field is created and terminated at the same time. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das inhomogene und homogene Magnetfeld durch ein Magnetfeld geschaffen werden, dessen Stärke in Abhängigkeit von der Zeit zunimmt und das zu Anfang radial inhomogen und danach radial homogen ist.6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the inhomogeneous and homogeneous magnetic field can be created by a magnetic field, its strength depending on increases with time and which is initially radially inhomogeneous and then radially homogeneous. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch Einrichtungen (18,27,28) zur Herstellung einer evakuierten Zone, in welcher eine erregbare Einrichtung (29, 31) zur Errichtung eines axialsymmetrischen, radial inhomogenen Magnetfeldes mit in axialer Richtung voneinander entfernten gradientenmäßig verstärkten Reflektorfeldbereichen vorgesehen ist, durch eine Einrichtung (46) zur Erzeugung eines elektrischen Stromes, welcher die Einrichtung zur Errichtung des Magnetfeldes mit einem in Abhängigkeit von der Zeit ansteigenden Strom erregt und das mit der Zeit zunehmende inhomogene Magnetfeld herstellt, und durch eine ein Plasma erzeugende Einrichtung (52), die mit der ervakuierten Zone in Verbindung steht, um einen aus Plasma gebildeten Äquatorialring koaxial zu dem Magnetfeld und in einer querverlaufenden Mittelebene zwischen den Reflektorfeldbereichen zu erzeugen.7. Device for performing the method according to claims 1 to 6, characterized by means (18,27,28) for producing an evacuated zone in which a excitable device (29, 31) for establishing an axially symmetrical, radially inhomogeneous Magnetic field with gradient-wise reinforced reflector field areas spaced apart from one another in the axial direction is provided by a device (46) for generating an electrical current, which the device for establishing the magnetic field with a depending on the Excites current increasing over time and creates the inhomogeneous magnetic field increasing over time, and by a plasma generating device (52) connected to the evacuated zone in Connected to an equatorial ring formed from plasma coaxial with the magnetic field and to generate in a transverse central plane between the reflector field areas. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes zwei in Reihe geschaltete Magnetspulen (29, 31) aufweist, die in dem evakuierten Raum angeordnet und koaxial voneinander entfernt sind.8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the device for generating the magnetic field comprises two series-connected magnetic coils (29, 31) which are arranged in the evacuated space and are coaxially spaced from one another. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Plasmas mehrere elektrisch leitende gashaltige Emitter (56) aufweist, die in einer Ringzone in der querlaufenden Mittelebene zwischen den Reflektorfeldbereichen des Magnetfeldes und koaxial zu diesem angeordnet sind, und daß Zündeinrichtungen (59, 61, 64) nahe an den Emittern zur Herstellung einer Bogenentladung zwischen diesen zwecks Entwicklung von gasförmigem Material angeordnet sind, das durch die Bogenentladung ionisiert wird, um den Plasmaring zu bilden.9. Device according to claims 7 and 8, characterized in that the device for Generation of the plasma has a plurality of electrically conductive gas-containing emitters (56), which are in a Ring zone in the transverse central plane between the reflector field areas of the magnetic field and are arranged coaxially therewith, and that ignition devices (59, 61, 64) close to it the emitters to create an arc between them for development are arranged by gaseous material that is ionized by the arc discharge to the To form plasma ring. 10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulen (29,31) mit ringförmigen Polschuhen (36) aus magnetischem Material versehen sind, die zur Erzeugung einer optimalen radialen Inhomogenität in der Verteilung der Feldlinien des inhomogenen Magnetfeldes entsprechend geformt sind.10. Device according to claims 7 to 9, characterized in that the magnetic coils (29, 31) are provided with annular pole pieces (36) made of magnetic material, which are shaped accordingly to produce an optimal radial inhomogeneity in the distribution of the field lines of the inhomogeneous magnetic field are. 11. Vorrichtung nach den Ansprüchen? bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter (56) an einer radialen Stelle von wenigstens /·,· angeordnet11. Device according to the claims? to 10, characterized in that the emitters (56) on a radial point of at least / ·, · arranged sind, um den Plasmaring mit dem Radiusare around the plasma ring with the radius 2πΗ0
zu erzeugen.
2πΗ 0
to create.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen? bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das homogene Feld von zwei Magnetspulen (86, 87) erzeugt wird, die konzentrisch in den das inhomogene Feld erzeugenden Magnetspulen (29, 31) angeordnet sind und die nach der Ansammlung des Plasmas in dem mittleren Feldbereich des inhomogenen Feldes erregt werden.12. Device according to the claims? to 11, characterized in that the homogeneous field is generated by two magnetic coils (86, 87) which are arranged concentrically in the magnetic coils (29, 31) generating the inhomogeneous field and which after the accumulation of the plasma in the central field area of the inhomogeneous Field are excited. 13. Vorrichtung nach den Ansprüchen? bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das homogene Feld durch eine Magnetspule (108) erregt wird, die Reflektorfeldmagnetspulen (111, 112)' hat, welche konzentrisch um deren entgegengesetzten Enden und in axialer Ausrichtung zu den Magnetspulen (29, 31) für die Erzeugung des inhomogenen Ma- ao gnetfeldes angeordnet und mit einer Stromquelle (113, 114, 116) verbindbar sind, die nach der Erregung der das inhomogene Feld erzeugenden Magnetspulen betätigt wird.13. Device according to the claims? to 12, characterized in that the homogeneous field is excited by a magnetic coil (108) , the reflector field magnetic coils (111, 112) ' which are concentric around their opposite ends and in axial alignment with the magnetic coils (29, 31) for the generation of the inhomogeneous magnetic field are arranged and can be connected to a current source (113, 114, 116) which is actuated after the excitation of the magnetic coils generating the inhomogeneous field. 14. Vorrichtung nach den Ansprüchen? bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter (56) an einem isolierenden Stützkörper (53) befestigt sind und Widerstände (72) zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Emittern vorgesehen sind und ein erster Emitter (62) an Masse liegt, wobei zwischen dem ersten Emitter und den unmittelbar benachbarten Emittern ein Impulsgenerator (73) geschaltet ist, und daß Zündeinrichtungen (59, 61) jeweils zwischen dem ersten Emitter (62) und den unmittelbar benachbarten Emittern vorgesehen sind, um den leitenden Zustand zwischen dem ersten Emitter und den unmittelbar benachbarten Emittern unter Steuerung einzuleiten und die weiteren Emitterbereiche zu zünden, um den Äquatorialring aus Plasma zu erzeugen.14. Device according to the claims? to 13, characterized in that the emitters (56) are attached to an insulating support body (53) and resistors (72) are provided between two consecutive emitters and a first emitter (62) is connected to ground, between the first emitter and a pulse generator (73) is connected to the immediately adjacent emitters, and that ignition devices (59, 61) are provided between the first emitter (62) and the immediately adjacent emitters to prevent the conductive state between the first emitter and the immediately adjacent emitters Initiate control and ignite the other emitter areas in order to generate the equatorial ring of plasma. 15. Vorrichtung nach den Ansprüchen? bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter (56) aus Titan hergestellt und mit Deuterium beschickt sind.15. Device according to the claims? to 14, characterized in that the emitters (56) from Titanium and loaded with deuterium. 16. Vorrichtung nach den Ansprüchen? bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter (56) aus Titan hergestellt und mit Tritium beschickt sind.16. Device according to the claims? to 14, characterized in that the emitters (56) made of titanium and loaded with tritium. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen For this purpose 2 sheets of drawings ® 209 520/346 3.62 ® 209 520/346 3.62
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