DE2255820A1 - Thermal energy from nuclear fusion - plasma clouds of fusible elements combined to give fusion by varying magnetic fields used - Google Patents

Thermal energy from nuclear fusion - plasma clouds of fusible elements combined to give fusion by varying magnetic fields used

Info

Publication number
DE2255820A1
DE2255820A1 DE2255820A DE2255820A DE2255820A1 DE 2255820 A1 DE2255820 A1 DE 2255820A1 DE 2255820 A DE2255820 A DE 2255820A DE 2255820 A DE2255820 A DE 2255820A DE 2255820 A1 DE2255820 A1 DE 2255820A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fusion
vessel
reactor
energy
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2255820A
Other languages
German (de)
Inventor
Geb Schmitt Annemarie Genswein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GENSWEIN ANNEMARIE
Original Assignee
GENSWEIN ANNEMARIE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GENSWEIN ANNEMARIE filed Critical GENSWEIN ANNEMARIE
Priority to DE2255820A priority Critical patent/DE2255820A1/en
Publication of DE2255820A1 publication Critical patent/DE2255820A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/02Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma
    • H05H1/10Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma using externally-applied magnetic fields only, e.g. Q-machines, Yin-Yang, base-ball
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

Abstract

Three alternative variants for nuclear fusion reactions are (1) the use of plasma streams of high kinetic energy in an intense magnetic field generated by super conducting coils, (2) accelerating high density particles into a plasma cloud to initiate nuclear fusion reactions (3) use of intense but varying magnetic field to induce heating up to fusion temps. Many forms of reactor are claimed and these include the use of plasma sources, proton accelerators, electron accelerators, cryogenic coolants etc. A specific example for the Li-H fusion is given. All process are to produce useful thermal energy.

Description

Fusionereaktor ==================== Die Erfindung betrifft drei mögliche Ausführungsvarianten eines thermonuklearen Fusionsreaktors: 1. Einschließung zweier mit hoher kinetischer Energie und Dichte aufeinandergeschossenen, fusionsfähigen Plasmawolken in einem relativ kleinen Raumvolumen, das mit einem Magnetfeld von hoher Dichte durchsetzt ist, und die Fusionstemperatur (Zündtemperatur) durch Umwandlung der kinetischen Energie in Wärme herbeigeführt wird, und 2. Einschließung von vielen fusionsfähige.n Plasmawolken von hoher kinetischer Energie (entsp. der Fusionstemperatur) in einem relativ großen zylinderförmigen Raumvolumen, das mit einem vornehmlich an der Hülle des Gefäßes konzentrierten Magnetfeld ausgekleidet ist, und ein ausreichend großer Fusionsprozess im Plasma dann-einsetzt, wenn eine genügend große spezifische Teilchendichte (1015 - 10t6cm 3) erreicht ist, die mittels Plasmabeschleunigern bei hoher Energie (Fusionstemperatur) in das Reaktorgefäß hineingetragen wurde, und 3. Einschließung eines relativ großen fusionsfähigen Gasvolumens in einem vornehmlich an der Hülle eines torusförmigen (kreisringförmigen) Reaktorgefaßes konzentrierten magnetischen Einschlußfeldes, und Aufheizung durch "magnetisches Pumpen" (adiabatische Kompression durch ein Magnetfeld wechselnder Stärke) bis zum selbständigen Eintritt von ausreichend vielen Fusionsreaktionen. Fusion reactor ==================== The invention relates to three possible ones Design variants of a thermonuclear fusion reactor: 1. Enclosure of two fusible, shot one on top of the other with high kinetic energy and density Plasma clouds in a relatively small volume of space exposed to a magnetic field of high density is permeated, and the fusion temperature (ignition temperature) by transformation kinetic energy is brought about in heat, and 2. confinement of many fusible plasma clouds of high kinetic energy (according to the fusion temperature) in a relatively large cylindrical volume, which is primarily with a is lined on the shell of the vessel concentrated magnetic field, and a sufficient large fusion process in the plasma then sets in when a sufficiently large specific one Particle density (1015 - 10t6cm 3) is reached by means of plasma accelerators was carried into the reactor vessel at high energy (fusion temperature), and 3. confinement of a relatively large volume of fusible gas in one predominantly concentrated on the shell of a toroidal (circular) reactor vessel magnetic confinement field, and heating by "magnetic pumping" (adiabatic Compression by a magnetic field of varying strength) until it enters independently of enough fusion reactions.

Für die 1. Ausführungsvariante werden hochenergetische Induktionsbeschleuniger gemäß den AusfUhrungen nach Abb,17 verwendet. Als Reaktionskammor, in der dio eigentliche Konversion stattfindet, ist mit den Abbildungen 8-9 gezeigt.For the first variant, high-energy induction accelerators are used used in accordance with the designs shown in Fig. 17. As a reaction chamber, in the actual conversion takes place is shown in Figures 8-9.

ür die 2. und 3. Ausführungsvariante dient als wesentlichste6 Bauelement eine ringförmige, supraleitende Magnetspule mit rechteck-, trapez-oder kreisförmigem Querschnitt gemäß Abb.10-11. Mehrere solche Spulenelemente lassen sich gemäß Abb.12-13 zu einem zylinderförmigen tAbb.14-15) oder torusförmigen (Abb.16-21) Einschlußfeld aufbauen, das das Plasma allseitig dicht einschließt, mit Ausnahme von zwei punktförmigen Leckstellen, die bei der zylinderförmigen Gefäßkonfiguration nicht ganz zu vermeiden sind, und hier zum teilweisen Entzug der produzierten Warme benutzt werden.For the 2nd and 3rd variant it serves as the most essential6 component an annular, superconducting magnet coil with a rectangular, trapezoidal or circular shape Cross-section according to Fig. 10-11. Several such coil elements can be identified as shown in Fig.12-13 to a cylindrical (Fig. 14-15) or toroidal (Fig. 16-21) containment field build up that encloses the plasma tightly on all sides, with the exception of two punctiform Leaks that cannot be completely avoided with the cylindrical vessel configuration and are used here to partially extract the heat produced.

Die einzelnen Magnetfelder der 2. und 3. Ausführungsvarianten sind inhomogen und in der Lage, selbst Neutronen - in Abhängigkeit von der Stärcke des inhomogenen Magnetfeldes und der jeweils vorhandenen Energie i) des Neutrons - einzuschließen Da normalerweise der Energieverlust der abwandernden Neutronen bei den bisherigen Fusionsreaktoren mit homogenem Magnetfeld groß ist 2), hier 1) Das Neutron hat ein magnetisches Moment. Diese Tatsache ist bereits seit 1936 bekannt, und seine Größe ist mit großer Genauigkeit gemessen worden. Das Neutron ist zwar nach außen elektrisch neutral, das besagt jedoch nicht, daß in ihm nicht Zonen positiver und negativer Ladung vorhanden sind, die sich gegenseitig kompensieren. Die Ladungsverteilung des Neutrons kennt man experimentell relativ gut. Aus diesem Grunde ist es möglich in einem inhomogenen Magnetfeld Neutronen einzuschließen bezw. zu speichern und ihre kinetische Energie durch Stoß an die miteingeschlossenen Ladungsträger (Plasma) zu übertragen.The individual magnetic fields of the 2nd and 3rd design variants are inhomogeneous and able to produce neutrons - depending on the strength of the inhomogeneous magnetic field and the respective existing energy i) of the neutron - to include Since normally the energy loss of the migrating neutrons with the previous ones Fusion reactors with a homogeneous magnetic field is large 2), here 1) The neutron has a magnetic moment. This fact has been known since 1936, and its size has been measured with great accuracy. The neutron is electrical to the outside neutral, but that does not mean that there are no zones in it that are more positive and negative Charge are present that compensate each other. The charge distribution of the neutron is known experimentally relatively well. Because of this, it is possible to include neutrons in an inhomogeneous magnetic field or. to save and their kinetic energy through collision with the included charge carriers (plasma) transferred to.

Aufgrund der Ablenkmöglichkeit von Neutronen ließen sich auch mit dynamischen, inhomogenen Magnetfeldern sogenannte Neutronenboschleuniger bauen, und ein so beschleunigter Strahl ließe sich mit einem statischen, inhomogenen Magnetfeld fokussieren und einem gewunschten Ziel zuleiten. Due to the ability of neutrons to be deflected, they could also be used build so-called neutron accelerators in dynamic, inhomogeneous magnetic fields, and a beam accelerated in this way could be achieved with a static, inhomogeneous magnetic field focus and lead to a desired goal.

2) Der Energieanteil der Neutronen ist erheblich. Für die Reaktionen 1.1 DD H2 + da H3 (1,0) + (3,0) ? etwa gleiche Häufigkeit 1.2 DD H2 + d->He3 (0,81) ) + n (2,44) im D-Plasma findet man einen Fnergieanteil von 33,6 . Nimmt man noch die Sekundärreaktion (H3 =T entsteht nach Gleichung 1.1) 2. DT | H3 + d ~ He4 (3,5) + n (14,1) hinzu, so erhält m sogar fttr die Neutronen einen Energieanteil von 66,7 %, d.h. auf die übrigen Reaktionsprodukte entfallen nur 33,3 %.2) The energy share of the neutrons is considerable. For the reactions 1.1 DD H2 + da H3 (1.0) + (3.0)? about the same frequency 1.2 DD H2 + d-> He3 (0.81)) + n (2.44) in D plasma one finds an energy share of 33.6. If one also takes the secondary reaction (H3 = T arises according to equation 1.1) 2. DT | H3 + d ~ He4 (3.5) + n (14.1), m even for the neutrons an energy share of 66.7%, ie the remaining reaction products only account for 33.3%.

doch miteingeschlossen bleiben und an der Selbstaufheizung des Plasmas teilnehmen, muß mit einem wesentlich günstigeren Wirkungsquerschnitt gerechnet werden als mit dem Lawson-Kriterium hergeleitet ist, dem ein Konversionswirkungsgrad von nur 33 % zugrunde gelegt wurde.but remain included and in the self-heating of the plasma participate, a significantly more favorable cross-section must be expected than is derived with the Lawson criterion, which has a conversion efficiency of only 33% was used as a basis.

Das Magnetfeld der 1. Ausführungsvariante ist, im Gegensatz zur 2. und 3., homogen und deshalb für Fusionsprozesse, bei denen Neutronen freigesetzt werden, nicht geeignet. Ebenso ist kein neutronenabsorbierendes Medium um das Reaktorgefäß angebracht. Diese Ausführungsvariante ist nur für die Lithium/Deuterium-, Lithium/Wasserstoff- oder die Helium 3 /Deuterium-Reaktionen vorgesehen, bei denen also keine Neutronen anfallen 1) Gegenüber den bekannten Fusionsreaktoren mit homogenem Magnetfeld im Reaktionsvolumen, weisen die 2. und 3. Ausführungsvariante im wesentlichen folgende Vorzüge auf: 1. Das erzeugte "Hüllenfeld" ist inhomogen und kann die beim Fusionsprozess entstehenden Neutronen zurückhalten und so den Wirkungsquerschnitt, und damit die Selbstaufheizung des Plasmas wesentlich beschleunigen.In contrast to the 2nd variant, the magnetic field of the 1st variant is and 3., homogeneous and therefore suitable for fusion processes in which neutrons are released not suitable. There is also no neutron-absorbing medium around the reactor vessel appropriate. This variant is only for the lithium / deuterium, lithium / hydrogen or the helium 3 / deuterium reactions are provided, in which therefore no neutrons incurred 1) Compared to the known fusion reactors with a homogeneous magnetic field im Reaction volume, the 2nd and 3rd variant embodiments essentially have the following Advantages on: 1. The "shell field" generated is inhomogeneous and can affect the fusion process Retaining neutrons and thus the cross-section, and thus the Significantly accelerate self-heating of the plasma.

2. Das magnetisch Einschlußfeld ist im wesentlichen nur auf die HbhQ des Reaktorgefäßes konzentriert, und ist deshalb mit relativ ge-inger Stromdurchflutung (Amperewindungseahl) zu erzeugen 3. Da das erzeugte magnetische Einschlußfeld im wesentlichen nur an der "Hülle" konzentriert ist, ist die Bewegungsfreiheit der einzel 1) Die neutronenlosen Kernreaktionsprozesse verlaufen nach folgenden Reaktionsgleichungen: 1.1 Li6D Li6 + d 2He 4 (22,4) 1.2 Li6H Li6 + p --> He 4 (1,67) + He 3 (2,23) 1.3 Li?H Li7 + p --> 2 He 4 (17,3) 1.4 He3D He3 + d --> He 4 (3,66) + p (14,64) Das He 3 für die Reaktion nach Gleichung 104 kann z. Bo aus der Reaktion nach Gleichung 1.2 gewonnen werden. Die Reaktionen 1.1-1.3 können beispielweise auch gleichzeitig in einem Reaktor Verwendet werden, wobei dann die Reaktion 1.4 als Sekundärreaktion auftritt, weil das He 3 bei der Reaktion 1.2 entsteht.2. The magnetic confinement field is essentially only concentrated on the HbhQ of the reactor vessel and can therefore be generated with a relatively low current flow (Amperewindungseahl) Freedom of movement of the individual 1) The neutronless nuclear reaction processes proceed according to the following reaction equations: 1.1 Li6D Li6 + d 2He 4 (22.4) 1.2 Li6H Li6 + p -> He 4 (1.67) + He 3 (2.23) 1.3 Li? H Li7 + p -> 2 He 4 (17.3) 1.4 He3D He3 + d -> He 4 (3.66) + p (14.64) The He 3 for the reaction according to equation 104 can e.g. Bo can be obtained from the reaction according to equation 1.2. Reactions 1.1-1.3 can, for example, also be used simultaneously in one reactor, reaction 1.4 then occurring as a secondary reaction because the He 3 is formed in reaction 1.2.

Die Werte in () geben die kinetische Energie der Reaktionsprodukte in MeV an.The values in () give the kinetic energy of the reaction products in MeV.

nen Ladungsträger in der Reaktionszone nach allen Richtungen gleichgut (nicht nur "llnear",entlang denFeldlinien), was den Wirkungsquerschnitt und somit die Selbstaufheizung zusätzlich verbessert (im wesentlichen bei der 3. Ausführungsvariante>. Nen charge carriers in the reaction zone are equally good in all directions (not just "llnear", along the field lines), which is the cross-section and thus the self-heating is additionally improved (essentially with the 3rd variant>.

4. Für die Aufheizung des Plasmas mittels schnellen dynamischen Magnetfeldern würde eines im wesentlichen nur auf die Hülle konzentrierte Magnetfeld bedeuten, daß die in radialer Richtung verlaufenden Stoßwellen (z. B. bei der torusförmigen Gefäßkonfiguration) wesentlich wirkungsvoller in das Plasma laufen würden als bei einem mit hoher Felddichte durchsetzten Plasma. Für den gleichen Aufheizeffekt würde man also bei Verwendung eines 1HUllenfeldeste einen geringeren Energieaufwand benötigen als bei den bisherigen Feldkonfigurationen, die das Plasma im gesamten Volumen mit hoher Felddichte durchsetzen.4. For heating the plasma by means of fast dynamic magnetic fields would mean a magnetic field essentially concentrated only on the envelope, that the shock waves running in the radial direction (e.g. in the case of the toroidal Vessel configuration) would run into the plasma much more effectively than with a plasma interspersed with a high field density. For the same heating effect would So you need less energy when using a 1HUllenfeldeste than with the previous field configurations, which use the plasma in the entire volume enforce high field density.

5. Da das einschließende Magnetfeld imwesentlichenan der Hülle konzentriert ist und sämtliche Spulen gemeinsam umfaßt (verkettet), liefert es auch den notwendigen Kompensationsdruck gegen den thermischen Druck den Plasmas, so daß die Spulen im wesentlichen von mechanischen Zugbelastungen frei bleiben und besondere mechanische Abstützungen entfallen.5. Because the enclosing magnetic field is essentially concentrated on the shell and includes all coils together (concatenated), it also provides the necessary Compensation pressure against the thermal pressure of the plasma, so that the coils in the remain essentially free of mechanical tensile loads and special mechanical There are no supports.

6. Da die Achsen von allen Magnetspulen in der Symmetrieachse des Gefäßes verlaufen (Zylinder- und Torusgefäß), wird an allen Stellen an der irreren Nagrietfeidwand der gleiche spezifische Magnet felddruck gegen den thermischen Druck des Plasmas erzeugt und ein stabiler Plasmaelnschluß erreicht.6. Since the axes of all solenoids are in the axis of symmetry of the The vessel (cylindrical and torus vessel), it is insane at all points Nagrietfeidwand the same specific magnetic field pressure against the thermal pressure of the plasma and a stable plasma connection is achieved.

An Hand der Abbilduniren 1-22 oll die Wirkungsweise der einzelnen Bauteile für die drei Ausführungsvarianton des Fusionereaktore, gemäß der Erfindung, näher erläutert werden.On the basis of the illustrations 1-22 the mode of action of the individual Components for the three execution variants of the fusion reactor, according to the invention, are explained in more detail.

Die Abbildung 1 zeigt schematisch einen induktiven Konusbeschleuntger, bei dem die ein- oder mehrcchleifige Spule (vorwiegend ein massiver Leiterring) auf dem Innenumfang Konkav ausgeführt ist. Dadurch wird bei Impulsgabe der induzierte Placmaring besser stabilisiert und in eindeutiger Richtung K aus dom konkav geformten Magnetfeld der Spule herausgestoßen und über ein Gleitmagnetfeld B, dem eigentlichen Verwendungs zweck zugeführt. Abb.2 zeigt das zugehörige Feldbild, das beim Abstoßvorgang des Plasmaringes während des Stromanstiegs in der Spule und im Plasmaring auftritt.Figure 1 shows a schematic of an inductive cone accelerator, in which the single or multi-loop coil (mainly a solid conductor ring) is made concave on the inner circumference. As a result, when the impulse is given, the induced Placmaring better stabilized and shaped concave in a clear direction K from dome The coil's magnetic field is pushed out and over a sliding magnetic field B, the actual Usage purpose supplied. Fig.2 shows the associated field image, during the rejection process of the plasma ring during the current rise in the coil and occurs in plasma ring.

Abb. 3-4 zeigt eine entsprechende, zweistufige Anordnung des gleichen Arbeitsprinzips. Nach erfolgter Kompression (Verdichtung) des Plasmaringes durch den Impulsstrom I wird der Impulsstrom It2 an die kleine Spule - die seitlich an der Beschleunigungskammer angeordnet ist -gelegt, und somit der komprimierte Plasmaring in das rechts anschließende Gleitmagnetfeld B hineingestoßen und dem Experiment zugeführt.Fig. 3-4 shows a corresponding, two-stage arrangement of the same Working principle. After compression (compression) of the plasma ring through the pulse current I becomes the pulse current It2 to the small coil - the one to the side the acceleration chamber is arranged, and thus the compressed plasma ring pushed into the adjoining sliding magnetic field B on the right and the experiment fed.

Um den wirksamen Beschleunigungsweg bezw. Kompressionsweg der großen Spule zu verlängern und mehr Energie umzusetzen, kann um die Beschleunigerkammer - wie gestrichelt bei Abb. 3 angedeutet - ein zu einem Ring geformter Bügel aus ferromagnetischem Werkstoff (hohe Permeabilität) gelegt werden.To bezw the effective acceleration distance. Compression path of the large Lengthening the coil and converting more energy can be done around the accelerator chamber - as indicated by dashed lines in Fig. 3 - a bracket formed into a ring ferromagnetic material (high permeability).

Anstelle eines ionisierten Arbeitsgases können zur Beschleunigung selbstverständlich auch Ladungsträger vom gleichen Vorzeichen - zum Beispiel nur Protonen oder nur Elektronen - verwendet werden, und der Beschleuniger so zu einem Protonenring- oder Elektronenringbeschleuniger werden. In Abb. 4 ist diese Möglichkeit angedeutet. Ein vorbeschleunigter Protonen- oder Elektronenstrahl gelangt durch ein Loch durch die Mitte der größeren Spule in den Vakuumraum des Beschleunigers. Durch Anlegen eines entsprechend starken Magnetfeldes, das in Achsrichtung verlauft (hier nicht gezeigt), wird der Strahl auf eine Kreisbahn mit größt möglichen Bahndurchmesser gezwungen. Bei der darauffolgenden Impulsgabe an der größeren Spule, erfährt der Strahl durch die induzierte Ring-EMK eine zusätzliche zirkulare Beschleunigung und gleichzeitig durch das Magnetfeld eine Komprimierung auf den Durchmesser der Innenspule. Bei Impulsgabe an der Innenspule erfährt der Teilchenstrahl eine erneute zirkulare Beschleunigung sowie eine Komprimierung (durch die radial nach innen gerichtete Magnetfeldkomponente) und eine Åbstoßung (durch die in Achsrichtung - nach rechts - verlaufende Magnetfeldkomponente) in das Gleitmagnetfeld B des Beschleunigers. Die Spulen sind dabei so geschaltet, daß sie jeweils gleiche EMK-Richtungen induzieren. Der Protonenstrahl wird hierbei in der Gegen-EMK-Richtung, und der Elektronenstrahl Entgegen der Gegen-'EMK-Richtung in die Vakuumkammer (Abb.4) eingestrahlt. Bei jeweiliger Anpassung der Impulsstromrichtung in den Spulen an die verwendende Strahlpolarität braucht nur eine einzige i:inschußöffnung (Loch) an der Spule vorgesehen werden.Instead of an ionized working gas, you can accelerate Of course, also load carriers with the same sign - for example only Protons or just electrons - are used, and the accelerator so too Proton ring or electron ring accelerators. In Fig. 4 is this possibility indicated. A pre-accelerated proton or electron beam passes through a hole through the center of the larger coil into the vacuum space of the accelerator. By applying a correspondingly strong magnetic field that runs in the axial direction (not shown here), the beam is on a circular path with the largest possible path diameter forced. When the next pulse is given to the larger coil, the The ring emf induces an additional circular acceleration and beam at the same time, the magnetic field compresses the diameter of the inner coil. When the impulse is generated at the inner coil, the particle beam is once again circular Acceleration and compression (due to the radially inward Magnetic field component) and a repulsion (due to the axial direction - to the right - moving magnetic field component) into the sliding magnetic field B of the accelerator. The coils are connected in such a way that they induce the same EMF directions. The proton beam is here in the back EMF direction, and the electron beam Radiated into the vacuum chamber (Fig. 4) in the opposite direction to the 'EMK'. With respective Adaptation of the pulse current direction in the coils to the beam polarity used only needs one i: infeed opening (hole) provided on the spool will.

Dic Abb. 5-7 zeigen ebenfalls induktive Beschleuniger, ähnlich den Ausführungen nach Abb.1. Die Ausführung nach Abb.5 ist ein sogenannter "induktiver Koaxialbeschlcun6er" mit verlängerter Beschleunigungsstruktur (ferromaGnetischer Werkstoff mit hoher Permeabilität) und zylindrischer Bauform. Die Ausführung nach Abb. 6 ist im Arbeiteprin zip gleich, weist aber eine konische Bauweise auf. In beiden Fällen wird bei Impuls- oder Wechselstrombeaufschlagung an den Spulen, im Plasma ein "elektrodenloser Ringstrom" (Plasmastrom) induziert, der aus dem Magnetfeld des koaxialen Magnetgestells (Topfmagnet) herausgestoßen wird. Um den beim Impuls- oder Wechselstrombetrieb im massiven Eisen des Topfmagneten induzicrten Gegenstrom (Wirbelstrom) zu unterbrechen, muß, gemäß Abb. 7, zumindest eine einzige elektrische Unterbrechung (Schlitz) in radialer Richtung bis zur Achsmitte, vorgesehen sein, falls der Kern einen wesentlich niedrigeren Ohmschen Widerstand besitzt als das zu beschleunigende, ionisierte Arbeitsgas. Dies gilt auch für die ringförmige Beschleunigerkammer, sofern nicht schon das ganze Behältnis aus einem nichtleitenden Werkstoff hergestellt ist.Fig. 5-7 also show inductive accelerators, similar to the Versions according to Fig. 1. The design according to Fig.5 is a so-called "inductive" one Coaxial accelerator "with extended acceleration structure (ferromagnetic Material with high permeability) and cylindrical design. The execution after Fig. 6 is the same in the working principle, but has a conical design. In In both cases, when impulse or alternating current is applied to the coils, im Plasma induces an "electrodeless ring current" (plasma current), which consists of the magnetic field of the coaxial magnet frame (pot magnet) is pushed out. To avoid the impulse or alternating current operation in the solid iron of the pot magnet induced countercurrent (Eddy current) to interrupt, according to Fig. 7, at least a single electrical Interruption (slot) in the radial direction up to the center of the axis must be provided, if the core has a much lower ohmic resistance than that ionized working gas to be accelerated. This also applies to the ring-shaped accelerator chamber, unless the entire container is made of a non-conductive material is.

Diese induktiven Koaxialbeschleuniger mit verlängerter Beschleunigungsstrecke haben gegenüber den bekannten Wanderwellenbeschleunigern geringe Streuverluste (während des Beschleunigungsvorganges) und damit einen höheren Wirkungsgrad. Außerdem entfällt der aufwendige Schaltmechanismus, so daß zur Erzeugung der gleichen Ausgangsenergie (kinetische Energie des Plasmas) der Kostenaufwand wesentlich geringer sein wird als beim Wanderwellenbeschleuniger.These inductive coaxial accelerators with an extended acceleration distance have low scattering losses compared to the known traveling wave accelerators (during the acceleration process) and thus a higher degree of efficiency. In addition, it does not apply the elaborate switching mechanism, so that to generate the same output energy (kinetic energy of the plasma) the cost will be much lower than with the traveling wave accelerator.

für Die Abbildungen 8-9 zeigen ein Fusionsreaktorbehältnis, das die eingangs genannten (1. Ausführungsvariante) neutronenlosen Lithiumprozesse geeignet ist. Der eigentliche Reaktionsraum, in dem der Fusionsprozesn in kleinen Mengen (gequantelte Energiefreisetzung) abläuft, besteht aus einer magnetischen Flasche mit drei Feldeinschnürungen (Feldverdichtungen), die von einer supraleitenden Magnetspule erzeugt werden und im verengten Mittelteil einer großen Expansionskammer untergebracht ist. for Figures 8-9 show a fusion reactor container that the Initially mentioned (1st variant) neutron-less lithium processes are suitable is. The actual reaction space in which the fusion process takes place in small quantities (quantized energy release) consists of a magnetic bottle with three field constrictions (field densities) created by a superconducting magnet coil are generated and housed in the narrowed central part of a large expansion chamber is.

Der Einschuß einer geeigneten Menge Lithiums (hochionisiert) in die Reaktionskammer erfolgt gleichzeitig von beiden Seiten, nachdem kurz zuvor eine entsprechende Menge gefrorener leichter Wasserstoff - zweckmäßig in Kugelform - beiderseits durch das Magnetfeld der Spule (Abb.9) in die Mitte der Reaktionskammer geschlossen wurde Der gefrorene Wasserstoff ist eloktrisch und magnetisch neutral und kann das dichte Magnetfeld widerstandslos durchdringene Nach erfolgter Ionisation durch die beiden Lithiumgeschosse, kann das Fusionsgemisch nicht mehr zurück in die Einschußrohre gelangen. Durch Umwandlung der kinetischen Energie der Lithiumgeschosse in Warme, wird der Fusionsprozess eingeleitet (Zündenergie); er findet im mittleren kleineren Einschluß statt (Treffpunkt der Geschosse des Lithiums und des gefrorenen Wasser stoffs). Die durch den Zündvorgang freiwerdende thermische Energie (Fusionsenergie) heizt das gesamte eingeschlossene Plasma bis auf Fusionstemperatur durch Selbstaufheizung weiter selbständig auf. Dabei strömt das fusionierende Arbeitsmittel infolge des entstehenden ther mischen Drucks in die beiden benachbarten, größeren Magnetfeldelnschlus$ao In diesen bleibt es solange eingeschlossen, bis der Fusionsprozess nahezu beendet ist, d. h, bis der starke thermische Druck das Magnete feld an den Enden soweit geöffnet hat, daß das Reaktionsprodukt (He 3 und He 4) in die beiderseits befindlichen großen Räume (Expansions räume) hineinexpandiertO Infolge dieser Expansion wird das fusionierte Gasgemisch soweit zur Abkühlung gebracht (bis auf ca 1000 0C), daß es einem Wärmeaustauscher zugeführt werden kann Die Expansionskammer kann auch selbst zu einem Wärmeaustauscher ausgebildet sein oder zusätzlich dazu verwendet werden. Durch die Anzahl und die pro Zeiteinheit single schossenen (Li + H)-Kerne kann die Leistung des Reaktors entsprechend variiert werden.The injection of a suitable amount of lithium (highly ionized) into the Reaction chamber takes place simultaneously from both sides, after shortly before a corresponding amount of frozen light hydrogen - expediently in spherical shape - both sides by the magnetic field of the Coil (Fig.9) in the middle the reaction chamber has been closed. The frozen hydrogen is electrical and magnetically neutral and can penetrate the dense magnetic field without resistance After ionization by the two lithium projectiles, the fusion mixture no longer get back into the bullet tubes. By converting the kinetic Energy of the lithium bullets in warmth, the fusion process is initiated (ignition energy); it takes place in the middle smaller inclusion (meeting point of the projectiles of the lithium and frozen hydrogen). The thermal released by the ignition process Energy (fusion energy) heats the entire enclosed plasma up to fusion temperature by self-heating. The fusing working fluid flows in the process due to the resulting thermal pressure in the two neighboring, larger ones Magnetic field closure $ ao In this it remains locked until the fusion process is almost finished, d. h, until the strong thermal pressure hits the magnet field Ends opened so far that the reaction product (He 3 and He 4) in both sides existing large rooms (expansion rooms) expanded in O As a result of this expansion the fused gas mixture is brought to cool down (down to approx. 1000 0C), that it can be fed to a heat exchanger. The expansion chamber can also even be designed as a heat exchanger or used in addition to it will. By the number and the (Li + H) cores shot singly per unit of time the output of the reactor can be varied accordingly.

Mit Abb. 10-71 ist in Ansicht und im Schnitt das wesentlichste Bauelement gezeigt, das zum Herstellen eines dichten magnetischen Gefäßes dient und ein, vornehmlich an den Wänden konzentriertes, inhomogenes Magnetfeld erzeugt. Zum Erzeugen eines dichten Magnet feldes von ca 100 kG ist die Spule aus supraleitendem Material hergestellt (zum Beispiel nach den Richtlinien der Auslegeschrift 1439266 aufgebaut) und in einem entsprechenden Kryostaten (HeliumN4,5 K) eingebettet bezve durchflossen0 Die Spule ist ringförmig ausgeführt und hat - dem Verwendungsort entsprechend angepaßt - rechteck-, trapez oden kreisförmigen Querschnitt. Die Spule ist mit einer geeigneten mechanischen und thermischen Hülle umschlossen, und kann, falls notwendig, mit einer zusätzlichen Kühlflüssigkeit durchflossen werden0 Die Zu- und Abgangs-Rohrleitungen für den elektrischen Strom, das Kryogen und das zusätzliche Kühlmittel, sind einander gegenüber am Ring angeschlossen0 Je nach Verwendungsort an einem Reaktorgefaß sind diese Anschlußleitungen an einer passenden Stelle auf dem Ringumfang der Spule eingeführt. Bei Stromfluß in der Spule wird um den Leiterring sowie um die Zu- und Abflußrohrleitungen ein Magnetfeld aufgebaut, das den Ring und die Anschlußrohrstücke völlig magnetin,ch einhüllt. Die Felddichte nimmt nach außen, bis zur Leiteroberfläche, quadratisch zu, d. h. es ist stark inhomogen und deshalb zur Reflektion von Neutronen (und auch Ionen) geeignet. Anstelle einer aus mehreren Windungen bestehenden Spule kann selbstverständlich auch ein einzelner, in sich geschlossener Leiterring aus supraleitendem Material verwendet werden.With Fig. 10-71 is the most essential component in view and in section shown, which is used to produce a tight magnetic vessel and a, primarily Generated concentrated, inhomogeneous magnetic field on the walls. To create a dense magnetic field of approx. 100 kG, the coil is made of superconducting material (for example structured according to the guidelines of the Auslegeschrift 1439266) and in a corresponding cryostat (HeliumN4.5 K) embedded bezve flowed through0 the Coil is designed in a ring shape and has - adapted to the place of use - Rectangular, trapezoidal or circular cross-sections. The coil comes with a suitable one mechanical and thermal envelope and can, if necessary, with a additional coolant flow through 0 The inlet and outlet pipes for the electric current, the cryogen and the additional coolant, are each other connected to the ring opposite0 Depending on the place of use on one Reactor tank, these connecting lines are at a suitable point on the circumference of the ring inserted into the coil. When current flows in the coil, around the conductor ring as well as around the inlet and outlet pipelines built up a magnetic field, which the ring and the connecting pipe pieces completely magnetin, enveloping me. The field density increases outwards, up to the conductor surface, square to, d. H. it is very inhomogeneous and therefore for the reflection of neutrons (and also ions) suitable. Instead of a coil consisting of several turns can of course also consist of a single, self-contained conductor ring superconducting material can be used.

In Abb. 12-13 sind zwei verschiedene Ausführungsmöglichkeiten von mehreren solchen Bauelementen (Spulenringen) gezeigt, die einen Ausschnitt an einem zylinderförmigen Gefäß darstellen. Bei der Ausführung nach Abb. 12 sind alle Spulen- oder Leiterringe mit gleichem rechteckförmigen Querschnitt ausgeführt und vom elektrischen Strom in gleicher Richtung durchflossen(" (+:,, bedeutet: der elektrische Strom fließt in den Leiter hinein; " zu " bedeutet: der elektrische Strom fließt aus dem Leiter heraus). Der Abstand der einzelnen Spulen- oder Leiterringe ist 60 gewählt, daß der durch sie fließende Strom einerseits ein ausreichend dichtes, verkettetes Magnetfeld um sämtliche Leiterringe erzeugt, andererseits aber noch ein ausreichend dichtes Magnetfeld um jeden einzelnen Leiterring erhalten bleibt. Das verkettete, inhomogene Magnetfeld verhindert bei dieser Spulenanordnung und Schaltung im wesentlichen den Abfluß der Neutronen und Ionen nach außenhin, während das Magnetfeld um jeden einzelnen Zeiterring ihn selbst vor der genannten Strahlung schützt.In Fig. 12-13 there are two different possible designs of several such components (coil rings) shown, which are a section of a represent cylindrical vessel. In the version according to Fig. 12, all coil or conductor rings with the same rectangular cross-section and from the electrical Current flowing through in the same direction ("(+: ,, means: the electric current flows into the conductor; "to" means: the electric current flows out of the Ladder out). The distance between the individual coil or conductor rings is selected to be 60, that the current flowing through it is, on the one hand, a sufficiently dense, concatenated one Magnetic field generated around all conductor rings, but on the other hand still sufficient dense magnetic field is maintained around each individual conductor ring. The chained, Inhomogeneous magnetic field is essentially prevented in this coil arrangement and circuit the outflow of neutrons and ions, while the magnetic field around each individual time ring protects him from the radiation mentioned.

Bei der Ausführung nach Abb.13 werden die einzelnen Spulen- oder Leiterringe abwechseld gegensinnig vom elektrischen Strom durchflossen. Die rechteckigen Leiterringe sind dabei abwechselnd so gelegt, daß ihre längere Kante einmal senkrecht und einmal in Richtung zur Gefäßachse verlauft. Bei dieser Anordnungeweise (nach Abb.13) kann zwischen den einzelnen Spulenringen eine relativ hohe Felddichte erzeugt werden; der verkettete Fluß um sämtliche Spulenringe ist jedoch nur etwa halb so groß als bei der Ausführung nach Abb.12, da hier nur die halbe Spulen.In the design according to Fig. 13, the individual coil or conductor rings are alternately flowed through in opposite directions by the electric current. The rectangular ladder rings are alternately placed so that their longer edge is once perpendicular and once runs in the direction of the vessel axis. With this arrangement (according to Fig. 13) a relatively high field density can be generated between the individual coil rings; however, the interlinked flux around all of the coil rings is only about half as large as in the version according to Fig.12, because here only half the coils.

zahl diesen verketteten Fluß erzeugt und der Gegenfluß der flach angeordneten Spulen im wesentlichen nicht hinderlich ist. Im Vergleich zur Außführung nach Abb.12 bictet diese Anordnung bei gleichen elektrischen Durchflutungen einen besseren Schutz um die einzelnen Spulen, während der Schutz nach außenhin entsprechend kleiner ausfällt. Die Ausführung nach Abb.12 ist wegen ihres relativ hohen inhomogenen Feldanteils um die einzelnen Spulen mehr für Reaktionen geeignet, bei denen im wesentlichen die Neutronen den höheren Energieanteil liefern. Die Ausführung nach Abb.13 ist wegen ihres höheren homogenen Feldanteile um die Spulen dagegen mehr für Reaktionan geeignet, bei denen im wesentlichen die Ionen die höhere Energierate liefern.number produces this concatenated flow and the counter flow of the flat one Coils is essentially not a hindrance. In comparison to Execution According to Fig. 12, this arrangement creates one with the same electrical currents better protection around the individual coils, while the protection towards the outside accordingly is smaller. The design according to Figure 12 is inhomogeneous because of its relatively high level Field portion around the individual coils more suitable for reactions in which essentially the neutrons provide the higher proportion of energy. The design according to Fig.13 is on the other hand, because of their higher homogeneous field components around the coils, more for reaction suitable, in which essentially the ions provide the higher energy rate.

Die Abb.14 zeigt ein zylinderförmiges Reaktorgefäß im Längssfshnitt; die Abb.15 zeigt einen zugehörigen querschnitt (Schnitt A-A), der durch-das Einschußrohr gelegt ist und den Feldverlauf mit darstellt. Die einzelnen Spulenringe, die das einhüllende Magnetfeld erzeugen,sind, wie-aus Abb.12 und Abb.13 hervorgeht, am Gefäß so angeordnet, daß die Spulenachsen mit der Gefäßachse zusammenfallen.Das bei Stromfluß entstehende Feldlinienbild ist in Abb.14 mit eingezeichnet.Fig.14 shows a cylindrical reactor vessel in a longitudinal section; the Fig.15 shows an associated cross-section (section A-A), the through-the bullet tube is placed and shows the course of the field with. The individual coil rings that make the Enveloping magnetic fields are, as can be seen from Fig.12 and Fig.13, on the vessel Arranged in such a way that the coil axes coincide with the vessel axis. This is when current flows The resulting field line image is shown in Fig. 14.

Die beiden seitlichen Magnetfeldabdichtungen (oder Flascheneinschnürungen) werden von seperaten, scheibenförmigen Spulenerzeugt,-die über die Einschußrohre geschoben sind. Der zugehörige magnetische Rückfluß wird (außer dem Streufluß) außerhalb am Gefäß über entspechende Eisenbügel geführt (Abb.14). Dieses durch das Reaktorgefäß geführte sogenannte Längs feld oder Achsfeld kann zusätzlich noch verstärkt werden indem man mehrere Magnetspulen, wie angedeutet, um den Eisenbügel wickelt.The two lateral magnetic field seals (or bottle constrictions) are generated by separate, disc-shaped coils, -those over the shot tubes are pushed. The associated magnetic return flux (apart from the leakage flux) is outside guided on the vessel over corresponding iron brackets (Fig. 14). This through the reactor vessel guided so-called longitudinal field or axis field can also be reinforced by winding several magnetic coils around the iron bracket as indicated.

Die Aufheizung des Plasmas in dieser Reaktorgefäßkonfiguration erfolgt mittels den beschriebenen, hochenergetischen Plasmaringbeschleunigern indem man in-den hochevakuierten Reaktionsraum solange Brennstoff (D- oder DT-Plasma) mit hoher kinetischer Energie von etwa 200 MeV/Kern einschießt, bis eine Plasmadichte von etwa (1015 1017)cm 3 und eine Temperatur von etwa 20 keV (bei angenommen 90 % Verlusten) erreicht ist und der Fusionsprozess selbständig einsetzt.The plasma is heated in this reactor vessel configuration by means of the high-energy plasma ring accelerators described by in-the highly evacuated reaction space as long as fuel (D or DT plasma) high kinetic energy of about 200 MeV / nucleus until a plasma density of about (1015 1017) cm 3 and a temperature of about 20 keV (assuming 90 % Losses) is reached and the fusion process starts automatically.

Der Einschuß des Plasmas erfolgt an den beiden seitlichen, punktförmigen Leckstellen, an denen auch die überschüssige Energie entnommen wird, die bei Ueberdruck, d. h, bei hienreichender Wärmeproduktion, freigesetzt wird. Die über das einhüllende Magnetfeld abfließende Wärme wird über einen wirmedurchlisslgen Ubertragormantel - hoher Wirmeleitwert und Schmelzp. - an einen n Absorber - z. B. aus Lithium - übertragen, und zur weiteren Verwertung über einen Wärmeaustauscher nach außen abgeführt. Das gleichzeitig im Lithium durch Neutroneneinfang produzierte Tritium 1) wird aus dem Lithiumkreislauf extrahiert (Gasabscheider) und dem Arbeitsgas bezw. den Beschleunigern als Brennstoff wieder zugeführt.The injection of the plasma takes place at the two lateral, punctiform Leakage points at which the excess energy is drawn off, which in the case of overpressure, d. h, with sufficient heat production, is released. The one about the enveloping Heat dissipating from the magnetic field is carried over we let through Transformer jacket - high thermal conductivity and melting point. - to an absorber - z. B. from lithium - transferred, and for further utilization via a heat exchanger discharged to the outside. That simultaneously produced in lithium through neutron capture Tritium 1) is extracted from the lithium cycle (gas separator) and the working gas respectively fed back to the accelerators as fuel.

Die Abbildungen 16-17 zeigen die beiden Feldbilder, die gemäß der Spulenausführung nach den Abbildungen 12.13 entstehen, wenn diese an einem torusförmigen Reaktorgefäß, gemäß Abb.18, angeordnet sind, Die abwechselnd Hochkant und Flach auf dem Umfang angeordneten Spulen haben bei Verwendung an einem torusförmigen Gefäß gleichen Innenradius (Abb.17).Figures 16-17 show the two field images that are created according to the Coil design according to Figures 12.13 arise when these are attached to a toroidal The reactor vessel, as shown in Fig. 18, is arranged alternately upright and flat circumferentially arranged coils have when used on a toroidal vessel same inner radius (Fig.17).

Die Achsen aller Spulen laufen zueinander parallel und liegen in der Symmetrieachse des Gefäßes (Abb.18). Gleiche Zahlen (1, 1; 2, 2; 15, 15; 16, 16) gehören zu einer Spule. Diese Anordnungsweise der Spulen an der Torushülle erzeugt an allen Stellen der Gefäßwand den gleichen spezifischen Magnetfelddruck gegen den thermischen Druck des Plasmas (stabiler Einschluß). Der un alle Spulen verkettete Magnetfluß (Abb.16-17) liefert den notwendigen Gegendruck gegen den thermischen Druck des Plasmas, so daß für die Spulen die mechanischen Abstützungen entfallen, die bei der bisherigen Bewicklungsweise notwendig wäre.The axes of all coils run parallel to each other and lie in the Axis of symmetry of the vessel (Fig.18). Same numbers (1, 1; 2, 2; 15, 15; 16, 16) belong to a coil. This arrangement of the coils on the toroidal envelope is created the same specific magnetic field pressure against the thermal pressure of the plasma (stable confinement). Who chained up all the coils Magnetic flux (Fig.16-17) provides the necessary counter pressure against the thermal Pressure of the plasma, so that the mechanical supports for the coils are not required, which would be necessary with the previous winding method.

Mit Abb. 19-20 ist gezeigt, wie die Aufheizung eines solchen torusförmigen Systems vorgenommen werden kann. Mehrere Kompressionsspulen sind, wie angegeben, um das Torusgefäß verteilt angeordnet, und werden mit geeigneten Energiequellen (Kondensatorbatterien) adiabatisch gepumpt.With Fig. 19-20 it is shown how the heating of such a toroidal System can be made. Multiple compression coils are, as indicated, arranged distributed around the toroidal vessel, and are supplied with suitable energy sources (Capacitor banks) pumped adiabatically.

Besonders bedeut6at ist hier, daß die erzeugten Stoßwellen praktisch im magnet feld freien Plasmavolumen verlaufen und daher besonders wirkungsvoll sind. Die bei der Kompression im Plasma induzierten Ringströme stehen senkrecht auf der Stromrichtung des einhüllenden Magnet.It is particularly important here that the shock waves generated are practical run in the magnetic field-free plasma volume and are therefore particularly effective. The ring currents induced in the plasma during compression are perpendicular to the Current direction of the enveloping magnet.

feldes, d. h. die beiden Magnetfelder und Ströme sind nicht miteinander gekoppelt, schließen sich also gegenseitig nicht aus. Diese Aufheizungsweise ist also bei dieser magnetischen Einschließung realisierbar, 1) Dieses wird erzeugt nach den Reaktionsgleichungen: 1. Li 6 + n -- T + He 4 + 4,8 MeV 2. Li 7 + n + 2,5 MeV T + He 4 + n sofern man, wie in Abb. 20 gezeigt ist, an irgend einer geeigneten Stelle am Torusumfang eine elektrische Unterbrechung an sämtlichen, den elektrischen Strom leitenden Bauteilen, vorsieht. (Beim magnetischen Pumpen werden nicht nur im Plasma Ringströme induziert, sondern auch im gesamten Mcdium, in dem magnetische Feldänderungen auftreten.) Abb. 21 zeigt den prinzipiellen Aufbau des torusförmigen Reaktorgefäßes, wie im Detail bereits mit den Abbildungen 10-13 und 16-20 beschrieben wurde. Nähere Hienweise bezüglich des inneren Aufbaus sind aus Abb. 21 zu entnehmen.field, ie the two magnetic fields and currents are not coupled to one another, so they are not mutually exclusive. This type of heating can therefore be implemented with this magnetic enclosure, 1) This is generated according to the reaction equations: 1. Li 6 + n - T + He 4 + 4.8 MeV 2. Li 7 + n + 2.5 MeV T + He 4 + n provided that, as shown in Fig. 20, an electrical interruption is provided at any suitable point on the circumference of the torus on all components that conduct electricity. (With magnetic pumping, ring currents are not only induced in the plasma, but also in the entire Mcdium, in which magnetic field changes occur.) Fig. 21 shows the basic structure of the toroidal reactor vessel, as in detail with Figures 10-13 and 16-20 has been described. More detailed information on the internal structure can be found in Fig. 21.

Abb. 22 zeigt einen weiteren Aufbau (Querschnittsdarstellung) einer Spule, wie sie in ähnlicher Form mit Abb. 11 dargestellt wurde. Bei einer Kernreaktion, bei der die Neutronen den größeren Energieanteii liefern, wie beispielsweise bei der DT-Reaktion, wo die Neutronen mit 14,1 / 0,176 = 80 % beteiligt sind, ist es wegen der relativ hohen kinetischen Energie der Neutronen vorteilhaft, wenn die thermische Hülle der Spule mit einem seperaten n-d - Absorber umgeben ist. Hierzu eignet sich bekanntlich Lithium am besten. Mit der durch die Absorption der Neutronen und Gammaquanten im Lithium entstehenden Wärme kann auch gleichzeitig die über das Magnetfeld zugestrahlte Wärme über den Lithiumkreislauf der Spule nach außen abgeführt werden. Der Durchfluß des Lithiums durch das starke Magnetfeld der Spule ist hier nicht behindernd, da die im Lithium in radialer Richtung induzierte EMK keinen Bremsstrom zur Folge haben kann, wenn im gesamten Ringquerschnitt das Lithium mit gleicher Geschwindigkeit durch die Spule fließt.Fig. 22 shows another structure (cross-sectional view) of a Coil as shown in a similar form with Fig. 11. In a nuclear reaction in which the neutrons provide the greater part of the energy, such as in It is the DT reaction, where the neutrons are involved with 14.1 / 0.176 = 80% advantageous because of the relatively high kinetic energy of neutrons when the thermal envelope of the coil is surrounded by a separate n-d absorber. For this It is well known that lithium is best suited. With the by the absorption of neutrons and gamma quanta in lithium can also be generated at the same time via the The heat radiated from the magnetic field is dissipated to the outside via the lithium circuit of the coil will. The flow of lithium through the strong magnetic field of the coil is here not hindering, as the EMF induced in the lithium in the radial direction does not have a braking current can result if in the entire ring cross-section the lithium with the same Speed flowing through the spool.

Aus den beiden Feldbildern bei Abb. 22 ist die induzierte EMK-Richtung (t E) angegeben, die sich ergibt, wenn das Lithium im Ringspalt einmal in positiver (" f+)") und einmal in negativer (" (.4") Richtung (+ fließt. Man erkennt, daß die induzierte EMK im- Lithium keinen Strom zur Folge haben kann, der auf die Bewegung hemmend einwirken würde (Lenzsche Regel). Ein Strom würde nur dann fließen und eine Hemmung bewirken, wenn die Flußgeschwindigkeit des Lithiums nicht an allen Stellen im Ringquerschnitt gleich wäre. Durch diese ausgleichende Wirkung (Rückstellkraft) wird erreicht, daß die Flußgeschwindigkeit und damit die Kühlwirkung an allen Stellen der Spule gleich bleibt.From the two field images in Fig. 22 is the induced EMF direction (t E) given, which results when the lithium in the annular gap is once positive ("f +)") and once in the negative ("(.4") direction (+. One recognizes that the induced EMF in lithium cannot result in any current affecting the movement would have an inhibiting effect (Lenz's rule). Only then would a current flow and one Effect inhibition when the flow rate of the lithium is not in all places would be the same in the ring cross-section. Through this balancing effect (restoring force) it is achieved that the flow rate and thus the cooling effect at all points the coil remains the same.

Claims (7)

tentanspriiche tentative claims FusIonsreaktor zur TnergieScwinnung aus thcrmonuklearen Wasserstoff-oder Lithiumkernprozessen in einer zylinder-, kugel- oder torusförmigen Gcfdßkonfiguration, dadurch gekennzeichnet, daß das den fusionsfähigen Arbeitsstoff einschließende statische Magnetfeld vornehmlich an der inneren Gefäßwand konzentriert und inhomogen beschaffen ist, und der Fusionsprozess dadurch eingeleitet wird indem bei der 1. Ausführungsvariante des Reaktors der fusionsfähige Arbeitsstoff mit hoher kinetischer Energie, die der Fusionstemperatur entspricht, in ein relativ kleines magnetisches Einschlußfeld geschossen wird, und bei der 2.Fusion reactor for the generation of energy from thcrmonuclear hydrogen or Lithium core processes in a cylindrical, spherical or toroidal shape configuration, characterized in that the static substance enclosing the fusible working substance Magnetic field mainly concentrated on the inner vessel wall and inhomogeneous is, and the fusion process is initiated by in the 1st variant of the reactor, the fusible agent with high kinetic energy, which the Fusion temperature corresponds to, in a relatively small magnetic confinement field is shot, and at the 2. Ausführungsvariante des Reaktors der fusionsfähige Arbeitsstoff in ein relativ großes zylinderförmiges Gefäß solange hineingetragen wird, bis die Dichte- und Temperaturbedingungen für eine thermonukleare Fusion erfüllt sind, und bei der 3. Ausführungsvariante des Reaktors der fusionsfähige Arbeitsstoff in einem relativ großen torusförmigen Gefäß gespeichert ist und die Aufheizung bis auf Fusionstemperatur durch adiabatische Kompression mit schnellen Magnetfeldern bewirkt wird, die vom Einschliessungsfeld entkoppelt sind. Design variant of the reactor of the fusible agent in a relatively large cylindrical vessel is carried in until the density and temperature conditions for thermonuclear fusion are met, and in which 3. Design variant of the reactor of the fusible agent in a relative large toroidal vessel is stored and heated up to fusion temperature is effected by adiabatic compression with fast magnetic fields emitted by the Containment field are decoupled. 2. Fusionsreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dan die magnetische Gefäßwand aus vielen einzelnen, ringförmigen, supraleitenden Magnetspulen mit einem rechteck-, trapez- oder kreisförmigen Querschnitt ausgeführt und so an einem Reaktorgefäß mit Abstand aneinandergefügt und vom elektrischen Strom durchflossen sind, daß sich sowohl um die einzelnen Spulen ein ausreichend dichtes, inhomogenes Eigenfeld, als auch ein eemeinsames verkettetes, inhomogenes Gesamt feld über sämtliche Spulen ausbildet, die das Reaktorgefäß an der Innenseite vollständig einhüllen. 2. Fusion reactor according to claim 1, characterized in that the Magnetic vessel wall made of many individual, ring-shaped, superconducting magnetic coils executed with a rectangular, trapezoidal or circular cross-section and so on a reactor vessel joined together at a distance and the electric current flows through it are that both around the individual coils a sufficiently dense, inhomogeneous Own field, as well as a common, chained, inhomogeneous total field over all Forms coils that completely envelop the reactor vessel on the inside. 3. Fusionsreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die ncutronenlosen Lithium/Wasserstoff-Kernprozesse vorgesehene Gefäßkonfiguration (1. Variante, Abb. 8-9) aus einem, die supraleitende Magnetspule umfassenden, verengten mittleren Gefäßteil besteht, so daß diese auf dem ganzen Umfange von außen zugänglich ist, und die supraleitende Magnetspule an der Innenseite drei flaschenförmige Bewicklungßhohlraume aufweist,wobei die beiden äußeren Hohlräume größer sind als der mittlere Hohlraum. 3. Fusion reactor according to claim 1, characterized in that the Vessel configuration intended for the cutronless lithium / hydrogen core processes (1st variant, Fig. 8-9) from a narrowed one that encompasses the superconducting magnet coil middle part of the vessel, so that the entire circumference is accessible from the outside is, and the superconducting magnet coil on the inside three bottle-shaped Bewicklungßhohlraume having, wherein the two outer cavities are larger than the central cavity. I;itentnnsprüche (Iortsetzung) 4. Fusionsreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fusionsfvihige Arbeitsstoff in Höhe der Zündenergie oder die Energie in einer der Zündenergle äquivalenten EnergieCorm mit hochenergetisçhen ein-oder mehrstufigen induktiven Plasmaring-, Protonenring- oder. Elektronenringbeschleunigern (Abb. 1-7) in das magnetisch inhomogen ausgekleidete Reaktorgefäß hineingetragen wird. I; itentnnsprüche (continuation) 4. Fusion reactor according to claim 1, characterized in that the fusible working substance in the amount of the ignition energy or the energy in one of the ignition energies equivalent energy form with high energy single or multi-stage inductive plasma ring, proton ring or. Electron ring accelerators (Fig. 1-7) carried into the magnetically inhomogeneously lined reactor vessel will. 5. rusionsreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigerspulen auf der dem Arbeitsstoff zugewandten Seite Konkav ausgeführt sind (Abb. 1-3), und - bei Verwendung als Protonen- oder Elektronenringbeschleuniger - an der mehrsc-hleifigen oder einschleifigen (Leiterring) Wicklung eine Öffnung vorgesehen ist, durch die der Strahl in die Vakuumkammer des Beschleunigers eingeführt wird.5. rusion reactor according to claim 4, characterized in that the Accelerator coils are concave on the side facing the working material are (Fig. 1-3), and - when used as a proton or electron ring accelerator - An opening on the multi-loop or single-loop (conductor ring) winding is provided through which the beam is introduced into the vacuum chamber of the accelerator will. 6. Fusionsreaktor nach Anspru-ch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der einstufige, induktive Plasmaringbeschleuniger (Abb. 1-2) ein in koaxialer Form verlängertes, ferromagnetisches Beschleunigungsfeld in zylindrischer oder konischer Bauweise besitzt (Abb. 5-7) und ein zusitDliches, eisenloses Führungsfeld aufweist.6. Fusion reactor according to claims 4 and 5, characterized in that that the single-stage, inductive plasma ring accelerator (Fig. 1-2) is a coaxial Shape of elongated, ferromagnetic acceleration field in cylindrical or conical form Has construction (Fig. 5-7) and has an additional, ironless guide field. 7. Fusionsreaktor zur Energiegewinnung, wie beschrieben und gezeichnet (weitere detallierte Patentansprüche vorbehalten).7. Fusion reactor for energy generation, as described and drawn (further detailed claims reserved). In Betracht gezogene Druckschriften: Offenlegungsschriften: P 20 56 199, AT: 16. 11. 1970 P 21 40 445, AT: 12. 08. 1971 P 22 30 145, AT: 21.-06. 1972 -P 22 47 984, AT: 29. 09. 1972 Litcratur: K. Schmitter, Fusionsreaktoren, Umschau 1970, Heft 24, S. 767-771 P. Kappe, Elektronenringbeschl., " 1970, He-ft 8, s-. 242-244 H. Schopper, 1I ist 1970, Heft 9, S. 886-906 L e e r s e i t e Considered publications: Offenlegungsschriften: P 20 56 199, AT: November 16, 1970 P 21 40 445, AT: August 12, 1971 P 22 30 145, AT: 21-06. 1972 -P 22 47 984, AT: September 29, 1972 Literature: K. Schmitter, Fusionsreaktoren, Umschau 1970, Issue 24, pp. 767-771 P. Cap, Elektronringbeschl., "1970, He-ft 8, s-. 242-244 H. Schopper, 11 ist 1970, issue 9, pp. 886-906 L e r s e i t e
DE2255820A 1972-11-15 1972-11-15 Thermal energy from nuclear fusion - plasma clouds of fusible elements combined to give fusion by varying magnetic fields used Pending DE2255820A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2255820A DE2255820A1 (en) 1972-11-15 1972-11-15 Thermal energy from nuclear fusion - plasma clouds of fusible elements combined to give fusion by varying magnetic fields used

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2255820A DE2255820A1 (en) 1972-11-15 1972-11-15 Thermal energy from nuclear fusion - plasma clouds of fusible elements combined to give fusion by varying magnetic fields used

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2255820A1 true DE2255820A1 (en) 1974-05-16

Family

ID=5861720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2255820A Pending DE2255820A1 (en) 1972-11-15 1972-11-15 Thermal energy from nuclear fusion - plasma clouds of fusible elements combined to give fusion by varying magnetic fields used

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2255820A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4065351A (en) Particle beam injection system
US4267488A (en) Containment of plasmas at thermonuclear temperatures
EP0265797B1 (en) Synchrotron
EP0111218B1 (en) Electromagnet for nmr tomography
US4166760A (en) Plasma confinement apparatus using solenoidal and mirror coils
US4149931A (en) Divertor for use in fusion reactors
Davis et al. Generation of field-reversing E layers with millisecond lifetimes
DE1165776B (en) Process for generating a high-temperature plasma
DE2229752A1 (en) Process for generating a high density plasma
DE2255820A1 (en) Thermal energy from nuclear fusion - plasma clouds of fusible elements combined to give fusion by varying magnetic fields used
DE1273713B (en) Device for the immaterial containment of a high-temperature plasma
DE2526123A1 (en) ELECTRON BEAM DEVICE
Koshkarev Proposal for a decay ring to produce intense secondary particle beams at the SPS
DE1414949B2 (en) DEVICE FOR GENERATING NUCLEAR FUSION REACTIONS
Johnson et al. Gaseous hydrogen and muon accelerators
DE1613117A1 (en) Arrangement for the direct generation of mechanical power from atomic energy
DE2230145A1 (en) Fusion-breeder reactor - using hydrogen fusion and yielding tritium nuclear fuel
DE2320087A1 (en) MIGMA FUSION REACTOR
DE1488432C3 (en) Process for the magnetohydrodynamic generation of electricity
DE2755285A1 (en) Nuclear fusion using synthetic plasma beams - which circulate, in opposition, around reaction chamber after plasma enters chamber
DE2247984A1 (en) Controlled thermonuclear hydrogen fusion reaction - generated between counter-running plasma clouds in magnetic field
AT220730B (en) Device for generating energy through controlled fusion of the atomic nucleus
DE2329409A1 (en) Pulse fusion reactor for electrical power plant - utilizing deuterium pinched plasma
Brianti Status report on the CERN large hadron collider (LHC)
DE1215827B (en) Magnetohydrodynamic generator powered by nuclear power