DE2346819A1 - Nuclear fusion reactor - with magnet field of outwardly increasing density to confine the plasma stream - Google Patents
Nuclear fusion reactor - with magnet field of outwardly increasing density to confine the plasma streamInfo
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- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Abstract
Description
ν.-ί.>.·.ν..ίη ί/Ι&Γ1 ΰ ü r e η , 8. Sept. 197j>ν.-ί.>. · .ν..ίη ί / Ι & Γ 1 ΰ ü re η, Sept. 8, 197j>
'"■> - r η η 1 NACHeERElOHT j'"■> - r η η 1 NACHeERElOHT j
u r; i ο η j: γ c a k L ο ru r; i ο η j: γ c a k L ο r
.' ι >- 'riiriciur.^ betrifft ei no η thermonuklearen Fusionsreaktor zur F-ner/'io-■ ·.·:: .-.,7J."..; (I-'usi onr-warme) aus vorwiegend Deuterium-Tritiumreaktionen, ..;.!-v-r rl ei .chzoiti .,^cr Tritiuinccv/Innunf, i η'einem das Reaktionsge faß ax- >..;.. ion n.ui.^i^o-a Lithium:.', a al el (Fusionsbrutreaktor).. ' ι> - 'riiriciur. ^ concerns ei no η thermonuclear fusion reactor for F-ner /' io- ■ ·. · :: .-., 7J. "..; (I-'usi onr-warm) from predominantly deuterium-tritium reactions, ..;.! - v-r rl ei .chzoiti., ^ cr Tritiuinccv / Innunf, i η'einem the reaction vessel ax- > ..; .. ion n.ui. ^ i ^ o-a lithium :. ', a al el (fusion breeder reactor).
Die I?e"ktionüka::irr.er hat, gemäß Abb. 1, die Form eines rotationssyrnr.i.Irischen Autroidon "it ^.-t.-i toroidalförmigen Randabschlüscen. Das !■io."iktor.^o;".:Iß ist auf der Innenweite mit' einer magnetischen Hülle allseitig a-uji.^ekleidöt und hat eine zur Gefäßwand hin zunehmende Felddichte (bis üt,v;.-i 100 kG). Diesem wird erzeugt mit der nach innen gewölbten Gefäßri.-\vickiur.g G und den beiden ÜT.lcnkspulen Sl und S? (Abb. l). Die Symmetrieachsen der beiden Umlenkspulen liegen dabei in der Symmetrieachse düi Gefäßes.The I? E "ktionüka :: irr.er has, according to Fig. 1, the shape of a rotationally syrnr.i.Irish Autroidon" it ^ .- t.-i toroidal edge closures. Das! ■ io. "Iktor. ^ O;". : Iß is on the inside with a magnetic cover on all sides a-uji. ^ Ekleidöt and has a field density increasing towards the vessel wall (up to üt, v; - i 100 kG). This is generated with the inwardly curved vessel ring G and the two ÜT.lcnkspulen S1 and S? (Fig. L). The axes of symmetry of the two deflecting coils lie in the axis of symmetry of the vessel.
7ir. derartiges Magnetfeld rait einer nach außen zunehmenden Dichte (zur.oh.T.«;ndn ß-Viertc) treibt die in das Feld eingedrungenen Ionen selbständig in die Peaktionszone zurück (Divertoreigenschaft) und schützt so die V-iküumwand (1 . V/and) vor. Materialabtragungen. Durch die nach außen zunuh:;".undc vclddichtc (außen kürzere Feldlinienlänge als innen) wird ein absolut stabiler Plasmauinschiuß erreicht, da die Rückstellkräfte an den Tonen umso stärker werden, je tiefer diese in das dichtere Magnetfeld eindringen (2).7ir. Such a magnetic field has an outwardly increasing density (to the .oh.T. "; ndn ß-Viertc) independently drives the ions that have penetrated the field back into the reaction zone (divertor property) and thus protects the V-iküumwand (1st V / and ) before. Material removal. Due to the outward direction:; ". Undc v clddichtc (shorter field line length outside than inside) an absolutely stable plasma injection is achieved, since the restoring forces on the clays become stronger the deeper they penetrate the denser magnetic field (2).
Die eigentliche Reaktionszone ist völlig frei von Magnetfeldern, wodurch viic /unioncwahrcchcinlichkoit gegenüber anderen, mit von magnetfelddurch.soi.zten Plasmen wesentlich verbessert wird. Der raagnetfeidfreie !:■·.arri wird durch die beiden kurzgeschlossenen, .supraleitenden UtalenknpuLon erreicht, die bekanntlich keinen Durchgang für Fremdfelder durch ihr<; eigene opulenflnche erlauben.The actual reaction zone is completely free of magnetic fields, which means viic / unioncwahrcchcinlichkoit towards others, with from magnetic field through.soi.zten Plasmas is significantly improved. The raagnetfeid-free !: ■ · .arri is created by the two short-circuited, .superconducting UtalenknpuLon reached, which is known to have no passage for foreign fields through her <; Allow your own opulent space.
509813/0191509813/0191
Ι^α,υ Aufho'izung dec Planmas bei Inbetriebnahme sowie d i <.- "ufLihrun·" .-.<■:: ·. i'rennstoffr: während der, Betrieben (Überangebot (^ι;υη d-v; ^cl-Ll-wtu-Helium) und die Wi ederzuführung der Verlustrate an dan Lejcion ::.·.-::<·'„-i'eldeinnchnürungen, wird mit zwei hochonorgct Lecher. P"! i.r.-rarin^bcr.ch '.<·.-nifforn (1) vorgenommen. Diese sind an den beiden Sotten '-::. ?ο."κϊογ·;<i':iii angekoppelt. Anstelle zweier Plasmaringbeschleuni tc-γ kann ;;ur Au:'-hcizung auch eine, gemäß Abb. 2 angegebene Anordnung verwendet ·ατ:γ^.'.·:ι. Sic besteht aus zwei magnetisch erregten Führungsrohren, dio auf ihr<;r gesagten Länge bewickelt sind, und einer Pumpspule, in der sich dan Führungsfeld aufweitet (Qwillfeld). Die Felddichte im Führungsrohr entspricht dabei etwa der Felddichte im Reaktionsgefäß (Kullenielü). Der über das Hüllenfeld geführte Magnetfluß verteilt sich, entsprechend dem magnetischen V/iderstand, auf das Führungsrohr und das Magnetgerüst (Rückfluß).Ι ^ α, υ heating up the planmas during commissioning as well as di <.- "ufLihrun ·" .-. <■ :: ·. i'rennstoffr: during the, companies (oversupply ( ^ ι; υη dv; ^ cl-Ll-wtu-helium) and the re-supply of the loss rate to dan Lejcion ::. · .- :: <· '"- i' eldeinnnürungen, is made with two highly authoritative Lecher. P "! ir-rarin ^ bcr.ch '. <·.-nifforn (1). These are on the two sottes ' - ::. ? ο." κϊογ ·; <i ' : iii coupled. Instead of two plasma ring accelerators tc-γ; The field density in the guide tube corresponds approximately to the field density in the reaction vessel (Kullenielü). The magnetic flux passed over the envelope field is distributed accordingly the magnetic resistance, on the guide tube and the magnetic framework (reflux).
Die an den FeldeinschnUrungon aus der Roaktionskammer austretender. Ionon v/indon sich vorwiegend um die der Gefnßachsc am n-iehsten liegender. Magnetfoldlinien herum (Abb. 2) und gelangen somit ohne Wandberührunj" (mit den Polflächen am Magnetgerüst) in das magnetische Führungsrohr und in das sog. Qwillfeld der Pumpspule. Bei Betrieb der_Pur.pspule gelangeh die Tonen, infolge ihrer höheren kinetischen Fnergie bezw. '.',!.:ir.T.c·, wieder in die Reaktionskammer zurück.Those emerging from the action chamber at the FeldeinschnUrungon. Ionon v / indon are predominantly closer to those of the vascular axes. Magnet fold lines around (Fig. 2) and thus get into the magnetic guide tube and into the so-called Qwill field of the pump coil without touching the wall (with the pole faces on the magnet frame). . ', ! . : ir.Tc ·, back into the reaction chamber.
Die Abb. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Uralenkspule und Abb. > einen Teilquerschnitt durch die Reaktorkammerwand. Mit Abb. k ist gezeigt, wie der Teilchenstrom, der an den Feldverdichtungen der^Umlenkspulen im Reaktorgefäß nicht "gespiegelt11 v/ird, um das supraleitende Versorgungsrohr horumgolenkt wird (Aufgrund des MeiiJner-Ochsenfeld-Kffektes, 1933)· Dadurch ist keine Abtragung des Wandmatorials durch den lonenstrom möglich. Die Zu- und Ableitungsrohre für das Kryogen und den Thermalisator sind auf der Außenseite angeschlossen und liegen im Neutronenstrahlschattcn der Umlenkspule. Da die beiden Umlcnkspulen im Kurzschlußbetrieb arbeiten, sind keine Stromanschlüsse erforderlich.Fig. 3 shows a cross section through the Ural steering coil and Fig.> A partial cross section through the reactor chamber wall. Is horumgolenkt to the superconducting supply pipe (Due to the MeiiJner-ox field Kffektes, 1933) · with Fig k. Shows how the particle that is not mirrored in the field of compaction of the ^ Umlenkspulen in the reactor vessel "11 v / ill, As a result, no removal The supply and discharge pipes for the cryogen and the thermalizer are connected on the outside and lie in the neutron beam shadow of the deflection coil. Since the two deflection coils work in short-circuit mode, no power connections are required.
Die über die magnetische Innenwand und die Vakuumv/and (Abb. 5) abwandernden Neutronen (bei der DT-Reaktion sind es 1^,1 : 17,6 = So " der gesnmraten Energie) worden im Lithiummantol (Blanket) absorbiert und thormalisiert. Dies gilt sowohl für das Blanket in der Gefäßwand al:;The neutrons migrating via the magnetic inner wall and the vacuum (Fig. 5) (in the DT reaction it is 1 ^, 1: 17.6 = so "of the total energy) are absorbed in the lithium mantole (blanket) and normalized. This applies both to the blanket in the vessel wall al :;
BAD ORiQiNAL 5 09 813/0191 BAD ORiQiNAL 5 09 813/0191
':.::·. i'iir car: '.:"1 .-lr.kot in di?r ÜTnlonk:;pulc. Dao Lithium wird über uin <·.-;·· ITiV--:: Krei g lau fsystcm geführt, wobei dar; erbrütete Tritium extrahiert ·..·.>: .Uo '.V::r:r.<: an ein zweites Kreislaufsystem abgegeben wird.':. :: ·. i'iir car: '.: "1.-lr.kot in di? r ÜTnlonk:; pulc. Dao lithium is carried over uin <· .-; ·· ITiV-- :: Krei g lau fsystcm, where; erbrütete tritium extracted · .. ·>. .Uo '.V: r. r <: is transferred to a second circulatory system.
"ii: Anr.ohlüilrohrlci tunken für don Li thiurr.kreislauf im Reaktorge f-'i&ranti· Ί v.vr«t»n zv/ecknrlßinorweioe an dun beiden £citenw:inden angoiichloßGf.-r.; d.-u.urch wird das (elektrisch leitende) Lithium in Feldrichtung transportiert und .sonit nein Durchfluß nicht behindert."ii: Anr.ohlüilrohrlci dunking for don Li thiurr.kreislauf in the reactor f-'i & ranti · Ί v.vr «t» n zv / ecknrlßinorweioe an dun two £ citenw: inden angoiichloßGf.-r .; d.-u.by the (electrically conductive) lithium is transported in the direction of the field and .sonit no flow not obstructed.
7/eitore dotallicrte Angaben über den technologischen Aufbau der einzelnen V/ar.dschichton des Peaktorgefäßes ßov/ie der Uir.lenküpule sind aua den Abbildungen jj und 'j zu entnehmen.7 / eitore dotallicrte information on the technological structure of the individual V / ar.dschichton of the peak vessel ßov / ie of the Uir.lenküpule can also be found in the figures jj and 'j .
V/ur.n r.an auf eine hohe Brutraüe (Tritium) im Lithiummantel verzichten will, dann kann r.an für die Vakuumv/and, auch den für Neutronen weniger durchlriscige Kohlenstoff tin Form von Graphit) verwenden. Zin Graphitrr.antel als Vakuum wand l:ißt sich dann mechanisch und thermisch wesentlich höher beiasten als ein Niob- oder Molybd:;nmantel. Da bei der DT-Kuaktion von der gesammten freiwerdenden F.nergic 30 )t auf die Neutronen fallen, wird infolge des Verbleibs im PcaktorgcfUß (elastische TiückstrcuunE am Graphitmantel) die Selbstau''heizung des Plasmas bis zur Fusionstemperatur wesentlich schneller vor sich gehen, als bei Verv/endung eines Werkstoffs, der einen laufend hohen Energieverlust durch Abwanderung der Neutronen zuläßt, '.tahrschein-iich läßt sich erst dadurch eine brauchbare Vakuumwand und scciit auch ein funktionsfähiger Fusionsreaktor herstellen.If you want to do without a high brood space (tritium) in the lithium jacket, you can use carbon (in the form of graphite) for the vacuum, including carbon, which is less permeable to neutrons. Zin Graphitrr.antel as a vacuum wall l: then eats mechanically and thermally substantially higher beiasten as a niobium or molybdenum:; n clad. Since the DT Kuaktion from the entire spectrum released F.nergic 30) t fall on the neutron elastic TiückstrcuunE is due to the remaining in PcaktorgcfUß (go on graphite coat) the Selbstau''heizung the plasma to fusion temperature much faster on than If a material is used that allows a continuously high loss of energy due to the migration of neutrons, it is likely that this is the only way to create a usable vacuum wall and, ultimately, a functional fusion reactor.
Tn Petracht gezogene Druckschriften:Tn Petracht printed publications:
Cil'enlegungsschrift: (1) Fusionsreaktor, P22 55 820.9, AT: Τ5.Π.72Cil'enlegungsschrift: (1) Fusionsreaktor, P22 55 820.9, AT: Τ5.Π.72
Abb. 1-7Fig. 1-7
Literatur: (?) ?., i-'ünfor, Grundlagen, und Ergebnisse der kontrolliertonLiterature: (?)?., I-'ünfor, fundamentals, and results of the controlled tone
Kernfusion. Umschau 1969, Heft 7, S. 20?-POCNuclear fusion. Umschau 1969, issue 7, p. 20? -POC
50981 3/019150981 3/0191
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732346819 DE2346819A1 (en) | 1973-09-18 | 1973-09-18 | Nuclear fusion reactor - with magnet field of outwardly increasing density to confine the plasma stream |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19732346819 DE2346819A1 (en) | 1973-09-18 | 1973-09-18 | Nuclear fusion reactor - with magnet field of outwardly increasing density to confine the plasma stream |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2346819A1 true DE2346819A1 (en) | 1975-03-27 |
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ID=5892861
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19732346819 Pending DE2346819A1 (en) | 1973-09-18 | 1973-09-18 | Nuclear fusion reactor - with magnet field of outwardly increasing density to confine the plasma stream |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2346819A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4390495A (en) * | 1981-01-19 | 1983-06-28 | Energy Profiles, Inc. | Control of colliding ion beams |
US4397809A (en) * | 1979-03-16 | 1983-08-09 | Energy Profiles, Inc. | Charged particle machine |
US4397810A (en) * | 1979-03-16 | 1983-08-09 | Energy Profiles, Inc. | Compressed beam directed particle nuclear energy generator |
-
1973
- 1973-09-18 DE DE19732346819 patent/DE2346819A1/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4397809A (en) * | 1979-03-16 | 1983-08-09 | Energy Profiles, Inc. | Charged particle machine |
US4397810A (en) * | 1979-03-16 | 1983-08-09 | Energy Profiles, Inc. | Compressed beam directed particle nuclear energy generator |
US4390495A (en) * | 1981-01-19 | 1983-06-28 | Energy Profiles, Inc. | Control of colliding ion beams |
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