DE1414263A1 - Verfahren und Einrichtung zur Erzielung kontrollierter Atomkernfusion - Google Patents

Description

DIPL.-1NG. t. r. ti I INtrx

MÜNCHEN 5, ERHARDTSTRASSE8

TELEFON: 29 07 53 -J 4 -j · 9 g g

Ing. Karl Nowak in w i · η

Verfahren und Hinrichtung aur Erzielung kontrollierter Atomkernfusion

Priorität der Anmeldung in Öaterreioh vom 20.12*53 beansprucht·

Die Erfindung betrifft «in Verfahren zur l&xielung kontrollierter Atomkernfusion und eine zur Durchführung dieses Verfahrens beatiaaate Einriohtung, bei welcher die Verwendung zweier Bündel besohleunigter elektrisch aktiver ateaarer Korpuokel vorgesehen ist, und beutent darin, d*d awei gegeneinander geführte Bündel von snir Verschmelzung beatiaaten ölelctriach aktiven atomaren Korpuskeln (LaÄuneeträgern) _v insbesondere gleichartigen Atooionen, vor ihrer Qegeneinander* führung mittels magnetischer Polder beeinflußt werden, die so gestaltet sind, daß sieh für beide feil· der Apparatur ein* einheitliche Riohtung des magnetiachen ?eldea ergibt, also die 7eilohenbewegung in beiden teilen der Apparatur dia aagnetiaohen Felder je in entgegengeeetster Polriohtung duroheetzt.

Paa derieitige Hauptziel der Kernphyeik bildet die Er*ialung einer kontrollierten Tuaion leichter Atoakerne. Bisher ist eine Kernfusion mit nioherhelt und in wesentlichen umfang nur dureh die Wirkung ein·]* fiaalofts-Atomboebe aoslBebar und verleiht der "^aoeersttoffboilbe" eine Wirkuöfeeteigerung um drei Zehnerpotenatn. Mn neaktorayaten, da« Ätaroh fusion

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Ton Waaoerotoffkernen au Heliuakemen Energie liefern kennte, ffttrde daa Energieproble» der WeXt auf weiteste 3ioht Ionen, da Waaaeratoff ttnbegrenat verfügbar int« Außerdem entstehen bei der Kernfusion weeentlioh geringere men&en aohidliohar Abfallprodukte al π bei der Spaltung aohwerer Kerne,

Man versucht deraeit eine kontrollierte Kernfusion duroh die Eraaugung hoher Tomporaturen au eraielen. Die Kornfusion von D tut er ium soll bei einer Temperatur von etwa 100 Millionen Orad in Sang kosnien, die Veraohmelsung von Deuterium- mit Tritiumkemen bei etwa 60 Ii 111 ionon (Jrad, wenn diese femjaratttrvn einige Sekunden aufrechterhalten werden. Den letsten Stand der Yeraaehe bilden Geräte, hei welohen eine ringförmige Gasentladung in Tritiumgaa duroh •in kaaaentrlere&dea magnetfeld von der OafKawand abgehalten wird· Duroh eine 3to3belaatung alt hohen 3trom aoll für einig· tausendstel Sekunden ein· Temperatur von etwa 5 Millionen »rad ersielt worden sein» wobei eine starke neutronenstrahlung auftrat· Inwieweit hler eine Kernfusion eohon in Braoheinung tritt eder etwa and·»· Preaeeee für die »eutronenfreieetzung in Trage keanen, ereohelnt xunXohet nooh nioht endgültig beurteilbar, doeh dürften dl« freigeeetsten Neutronen nooh nioht auf Kernfujita suraokgehen.

AIa andere Mögliehkeit &·ν Brsielung von Ktrnfusionen ward· bereite in Betraeht ge»ogen_y dl· Xnergle von Deuteriuaieaea aittele ?eilohenbeeohleunig«r auf geeignete Werte au bringen «ad eedann dajait deuteriumhaltige Objekt« su beechieaaen oder iwei Beuteriuaetrahlen gegeneinander au jagen« Auoh dieee

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werden ^eöooh als η loht zum Erfolg führend betrachtet (vgl.Zeitschrift "AtoBöcemenorgie* vom Juni 1958, Π 229 )·

Gemäß der Erfindung lot jedooh auf des letztgenannten eine kontrollierte Kernfusion «rsslelbar, wenn dio

Verhältnisse geschaffen werden* glaubte blnher, elektrische Ladungfiträger bewegten πloh im wesentlichen wie ladungsloee mechanische Korpuskel geradlinig und würden nur von einer nohwingungsoracheinung «begleitet". Nach de Broßlie kann »an dabei die Korpuokularunä £elleneigensohaften ^Häquivalent¹¹ setzen, ao da3 eich di· mechanische Energie oder die derselben äquivalente "chwingungeonergie und deren v.alionlöngG aus der elektrischen Beschleunigung ergibt,

Anmelder hat featgeηteilt, daß ein Zusammenhans zwiaahen der Bewegungsart der Ladungsträger und einer fest« ntcllbarea Frequenz derselben besteht. Wenn der "trorn der liadungotrttger einer magnet lochen Konzentration oder entopreehenden ^elbstkonzentration bzw. einem darartigen kombinierten Einfluß unterworfen iat, ao beschreiben die Ladung«- trMeer eine Wendelbewagong« Έβ kann sioh wahlweise entweder eine Keohta- oder eine Linkowendelbewtgung ausbilden« Ohne äuOoren BinfluS bildet eich für beeohleunigte »ltktriech· Korpuskel jedoch atet3 ein Wendeleinn aus» welcher durch «in« Ausrichtung der atomaren Boiasion auf Grund do ο beschleunigenden Feldes gegeben iat*

]Ptr Erfindungsgögenetand benütst diese vom Ansaelder erkannte Eraoheinung, wobei jedoch gemäO der Erfindung durch axiale Magnetfelder tine btatinnatt '*e η de !richtung der Ladunge-

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träger erzwungen wird·

Im "inne der Erfindung werden awei AtooionenbÜndel »it im Hinblick auf die Bewegungsrichtung entgegengeoötaten Sotatlonsslnn dor ladungsträger gegeneinander geführt« Dies ergibt folgende Effekte J 1· Eia Atomionenbündel erzeugen selbst durch ihron entgegengeaetaten Wendelslnn bei Gögenbewegung einander gleichgerichtete Magnetfelder, konzentrieren sich dadurch gegenseitig und können 00 über längere Distanzen ineinandergofuhrt werden, ohne daß ein« magnetische Abbreraaung erfolgt. Auch let eine gerne ine ame Konaentration duroh ein äußer·· Magnetfeld möglich. 2. Die entgeeengeeetiten Wen&elrlQhtungen erhöhen die ⁷ahrecheinliohkeit dee Aufeinandertreffen« der Teilchen wtaentlich, da die ieilchenbahaen sieh gegenseitig überschneiden, wobei eich dieser Vorgang hauptslchlioh an den Aoleneelten der Bündelung abspielt.

Kin Aueführungabelapiel des ErXindungagegenstandos let In der Zeichnung sehemrtlaoh dargeetellt. An Hand derselben wird die Erfindung noeh weiter erläutert«

In der I¹Ig* 1 beeeiehnet X tin ffaaentladungagefEO, da· »eiepieleweiee Alt Deuteritta- oder Tritiumgaa oder ein·» anderen feeigneten 0%a geftlllt let« In dieee» OeföO findet OTrioohen der Anode 2 und einer durchbohrten Kathode 3 eine etroaatarfce aaaentladung etatt, wobei duroh ein· Bohrung der Kathode Kanaletrahlen austreten, näaaieh positire Atomionen dee betreffenden Gaoea* Dieee Ladungetrlger können fefebenenfallß In bekannter Welse dureh «agnetieehe ?llter_t die hier nioht aar« ««•teilt eind (Umlenkunfen im Äa«aetfeld oder In roabinationen ram HagnetleeAen »der elektrleahen Feldern thnliah Aar Anerdnan«

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eines iUjusseapcktrographen) naoh Intensität geordnet ti aw. v/ählt werden· Durch ein Sitter 4· kann der lonenntron werden. Bas Gitter dient dazu, nur sinon *>troinatoi3 Bautjr, 3.B. von einigen SehntölneKunden tsio ""'«künden, odor bs&renstor tärke paa fieren su lsnoon» Hinter dem Ciltte-r folgt eint· .'.lagaötapulG 5» welche den Ionenstrahl k and ihct dabei eint· der Feläriohtung ontiipröoliöndo "V

autdrüokt. Ilisrauf tritt de* strahl in einem Be-6 ein, ü,3. öia Lin<sai*"beaolileunig©r ofler ein

» wo ilm eino göviüntiolitß 3esiohleunigung ss«teil1i wirfl» Der "trahl paaai«rt naoh cUm Austritt aua dem Böaöhleuniger eine weitere I'egnatapulo 7, die ihn nöuerlich in gleioher v/eiso wie die f'paXe 5 ü«jnlnflunij. Hierauf gelangt der -trahl in einen Bohrt eil» der von oinoiü Kühlmantel 3 ungeiäöii ist, wo er auf ein«η «ntgegenkoau&endon, »via einer nyaaetrlachen Anordnung ataiuiiHtidon gloi ahart igen strahl trifft* 5in& dio Batritbaverhältiiijiiö richtig gewählt_f d.h. .lind die B*:)OhlQunißungen i30 groß» daß die Energie der Teilchen süut t^bantindung Ihrer coulomb¹ 3 ohen Ahetoe^uns au ar 9 loht» ao wird eine llernver-3ohmel%ung stattfinden kennen, ähnlich wie sio bei einer '·· ac» jer st offbombe darch 4i« ^xplooionatemperatur olner Kern-Apalbuns3~Ato»bombe «ingelöittt wird* Hler aber ist die reaktion kontrollierbar, da »ie von der Vzngz der gegeneinander geführten Teilchtm und deren Energie abhängt, wolch· Faktoren wählbar sind» Die fraiwerdondo Inargic, welche wie bekannt die &röße dex< aufgewendeten Bnvrgle v*eaentlioh Üboratti^ea kann, wird etwa von einta Ktlhleant·! 3 aufgenommen werden können. Zm diese» Zwaoke ist «twa dl« ror d«* Xtthl»antel liegend· Rohrwand »it «Int* dl« entstehenden !Uutroata ab-

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breaaenden und a ich hindurch erhitzenden Belag vor.ο «hen. Auch «lie anderen bekannten Arten der 'Energiegewinnung sind anwendbar.

Dor valwiuateehnioohe $eil der Apparatur ist dom Fachmann geläufig und dor Einfachheit halber nicht dargootellt. Im Bereich doa für die Reaktion vorgesehenen Eohrtoilan und auch in den Beschleunigern kann Hoohvakuun oder gegebenenfalls auoh ein geeigneter s&ßiger ßaüdruak herr.iohon.

Alle Magnetfelder haben im "inne der -"irfindunt; voraugsweise gleichen "'irkungaainn, d.h. die "'-pulen 5, 5a una 7, 7a nind σο gewählt und etromdurchflotinsn, ala wäro dao gennecte System ein einziger Itabiaagnot· Bei den "pulen 5 und 7 verläuft also die Sollohenbewsgung entgegengeootxt durch don Bereich den magnetinohen F^ldou gegenüber dem Verlauf im Bereich des magnetischen Felder» dor "pulen 3a und 7a, al α ο in einem Falle tob Nord- auu ">Udpol den Polde-j und im anderen Falle umgekehrt von lud- zum Nordpol. Hingegon ergibt oine Betrachtung der Magnet spulen an öl oh, daß deren Poldriohtungen la Verhältnis zueinander einheitlich sind, d.h. für dia Spulen 5% 7f 5a und 7a ergibt aieh in dieaer Reihenfolge atets dl· eleiohe magnetische Feldriohtung Nord - ^c.^!üd (oder von der anderen leite betrachtet 3üd - Nord ). Dien let in der Zeichnung mittels der Buchstaben π und 3 angedeutet·

In diesen feldern beschreiben nun gleiohgeladene Teilchen bei Oegeneinanderbewegung "ohraubenbahnen entgegengeeotzton Umlaufainnea, die aieh bein Aufeinandertreffen überaohneidea und dabei aagnetiaoh eelbat konzentrieren» also eag&etiach aogar aneiehen und nioht «batöseen.

Si« YerhMltAlste 4er Atemlenenbeweeangen eeigt dl« Iig.2 »

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Im Bild a sind die gegeneinanderbewegten Wenaelbahnen entgegen·» geaetzten -endelainneo erkennbar, la Bild 1» der gleichartige magnetische Wirkungaalnn dieser gleichartigen Ualeufbewegungen von KonvektionastrBmen· Die zentralen Pfeile deuten dabei die Richtungen der Töilohen-Vorwttrtabtwegungen an·

Man kann die genannten Verhältnisse anschaulich gestalten, wenn man sich an Stelle der Konvoktionaatröme der gegeneinandergeriohteten XonenbUn&el zwei Gewindeeohrauben vorstellt» von welchen die eine ein Hechte* und die ändert ein Linkegewinde besitzt. Werden diese beiden aioh gegenüber« stehenden nohrauben gedreht» eo ergibt eine fen der Seite her gesehen in richtiger gleicher Richtung veranlaeste Brehung derselben eine uegenelnanderbeweiung· Die*· von der Seite her betrachtet gleichsinnige Drehbewegung ist aber bei Blick in dio beiden Bewegungariohtungen je »ine Rechte- b«w. Linkodrthungi denn die Spiegelung einer Heohtodrehang ergibt eint Linkedrehuag.

Die in jeder der axialen Blickrichtungen gltlotMm Umlauf sinne gleichpoliger Ladungen ergeben jedoch ein geeeinoamee gleichgerichtetes Magnetfeld, das die gegeneinandergerichteten vrendelbewegungen gleiahpoliger lonvektiOEeetrtteie magnetiseh konzentriert»

BIe Wirkung der luderen Magnetfelder iet ebenfalle to übersehen» wenn aan «loh vorstellt, daß dl« Wendelbeweg«Äg der Xadungstrltger ebenfalle ein Kagnetfeld trseugt, dae in axialer Sichtung Nord - 3Ud oder umgekehrt gepolt iet. Dl« Spulen 5« 7 bzw· 5a, 7a begünstigen dann eine Bewegung, die Mit ltarer eigenen Polung harmoniert und behindern ein« entgegengeeettte tfandtlbewegung.

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Die Spulen 5, 5s können Eweckoäßig euoh 00 ausgeführt werden, daß alt auch die XanalatrahlrOhren 1 bzw. la umgeben, "pulen 7» 7« sind gegebenenfalls entbehrlich, aber BwedoAQig anzuwenden.

Die beiden Teile der Apparatur eind entweder völlig ayametriaoh oder ea kann gegebenenfalls rorteilhaft »ein» eine kleine Una/seetrie au schaffen. Bei rölliger Symmetrie sind die Amplituden, Wellenlängen, Frequenzen und Bewegungagesonwin&igkeiten der beiden Strahlungen TuUIg gleich* Bine Abweiohung in diesen Baten« insbesondere ein kleiner Unter«* sohied in der Wellenlänge bzw. Frequenz der Strahlungen» kann jedoch der Reaktion gegebenenfalls förderlich sein· Dies ist Tor allen durch etwas unteraohiedlich« Beaohleunigungaenergie &*r beiden Strahlungen eraielbar. Tritt dadurch ein Unterschied in den Strahlungnamplituden auf, kann dies duroh unterechiedliohe Oröäe der konzentrierenden Felder ebenfalls beeinflußt werden«

Der Erfindungagegenetand stellt Jedenfall· eine geeignete Lüeung tür da» bekannte Proble» der Eernfueien ("UÜammg der H-Bo»ben-Bnergie¹') dar· Diese« Proble» let für die EnergieTeraorgung der Menaohheit auf lang· 3iaht wiehtig, da die naturliehen Energiequellen und der Torrat an «palt- «area Material begrenst sind. Außerdem lot jedoch Aar unerwunechte radieaktire AkTaIl für Kernfueian ungleich kleiner als bei Kernspaltung* Die Beseitigen* der Hebenprodmkte üblicher AtOÄreakteren vamrsaoJtt bekanntliefc aach bereits wesentlieae Schwierigkeiten.

Bis erf indungegejetee Problealösune wurde erst «ttroh

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Claims (1)

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   •in« physikalische Erkenntnis des Wesens der Ladungsträgerschwingung einerseits und der magnetischen 3elbstkonzentration gegeneinandergeführter Ladungsträger baw. Ionenbündel bei an aion entgegengesetzter und damit gleichsinniger W«adel~ richtung andererseits möglich. Diese ^elbstkenzsntratlon beruht wieder auf der vom Anmelder erkannten Möglichkeit, die Wendelttmlaufriehtung von Ladungsträgern mittel» ttufierer Wagnetfelder zu bestimmen bzw. aufzuprägen. An das Ausftthrungebeisplel der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand Jedoch nicht unbedingt gebunden.

   X· Verfahren und Einrichtung zur Brsielung kontrollierter Atomkernfusion, unter Verwendung zweier Bund»l beschleunigter elektrisch aktiver atomarer Korpuskel, daduroh gekenneeiohnet, daß swei gegeneinandergeführte Bündel τοη zur Versohaelxun« beatimnten elektrisch aktiven atomaren Korpuskeln (Ladungsträgern), insbesondere gleichartigen Atomionen, vor ihrer Gegeneinanderführung mittel» magnetischer Felder (5, 3* bzw. 7» 7a) beeinflusst werden» die so gestaltet sind, daß sich für beide Teile der Apparatur eine einheitliche Richtung des mag« netisohen tsides ergibt, also die Teilchenbewegung in beiden feilen der Apparatur die magnetischen Felder je in entgegengesetzter Polriohtung durohsetst*

   2» Einrichtung naoh Anspruch I₉ daduroh gekennzeichnet, dal) die magnetische Beeinflussung (mittels Spulen 5* 5fc) solion vor Eintritt der Bündel in die Beschleuniger (6_t 6m) erfolgt*

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   3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2» dadurch gekenn~ »•leimet, AeJ die Verhältnisse, insbesondere durch symmetrische Ausbildung der Apparatur, so gesohaffen sind, daß die beiden. Bündtl beim Aufeinandertreffen gleiche oder insbesondere wenig untereohledllehe Frequenz bzw. Wellenlänge besitzen·

   4* Einrichtung naoh den AnaprUohen 1 bis 3 oder einen derselben, dadurch gekennzeichnet, das bei verschiedener Beschleunigung der beiden Bündel (und damit unterschiedlicher Wellenlänge) die Sandelabmessungen (Wendelbahndürohaeaser) durch untereohiedliche Konzentratienefeider (spulen 5« 7 einerseits und 5a, 7« andererseits) annähernd gleich gehalten sind·

   5· Einrichtung naoh den Ansprüchen 1 bie 4 oder einem derselben, dadureh gekennselohnet, d*e das Aufeinandertreffen sich gegenseitig konzentrierender Kcrpuekularatrahlen Innerhalb einer inergieaufnahmeeinriohtung (3) erfolgt,

   6· Einrichtung naoh de» Ansprüchen 1 bis 5 oder einem dem β Ib en, dadurch gekennzeichnet, daS durch ein oder mehrere nteuororgane (Steuergitter 4» 4a) «in« atoöweioe oder stetig· IntensitEtaregelung mindestens «ineβ der beiden gegeneinandergehalten Kerpuekularatrahlen gegeben ist·

   Patentanwalt

   INSPECTS