DE2526123A1

DE2526123A1 - ELECTRON BEAM DEVICE

Info

Publication number: DE2526123A1
Application number: DE19752526123
Authority: DE
Inventors: John Richard Freeman; James Wesslen Poukey; Steven Lynn Shope; Gerold Yonas
Original assignee: US Department of Energy
Current assignee: US Department of Energy
Priority date: 1974-06-11
Filing date: 1975-06-11
Publication date: 1976-01-02
Also published as: FR2275112B3; JPS5129864A; FR2275112A1; US3892970A; AU8204475A

Description

United States Energy Research And Development Administration, Washington, D.C. 20545, U.S.A.United States Energy Research And Development Administration, Washington, D.C. 20545, U.S.A.

Electron beam device

Es wurden bereits zahlreiche Verfahren untersucht, um Plasmen mit hoher Energiedichte zu erzeugen, die eine thermonukleare Fusion ergeben oder bei Materialuntersuchungen, der Abscheidung von hoher Energie in Materialien oder für ähnliche Zwecke verwendet werden kann. Ein derartiges Verfahren oder eine Vorrichtung ist ein mit hoher Intensität arbeitender relativistischer Elektronenstrahl (REB)-Beschleuniger, der zur Bestrahlung eines kleinen im allgemeinen kugelförmigen Pellets oder Targets (Auffänger oder Ziel) verwendet wird. Derartige Beschleuniger wurden bereits gebaut oder werden entwickelt und sind in der Lage, Elektronenstrahlen mit Strömen von ungefähr 1OO 000 bis mehr als 1 Million Ampere zu erzeugen, und zwar mit Spannungen von ungefähr 1OO 0OO Volt bis zu mehr als 10 Millionen Volt, wobei diese Energien in Zeitperioden von 100 Nano-Numerous methods have been investigated to generate high energy density plasmas that result in thermonuclear fusion or can be used in material studies, the deposition of high energy in materials, or for similar purposes. One such method or apparatus is a high intensity relativistic electron beam (REB) accelerator which is used to irradiate a small, generally spherical pellet or target (catcher or target). Such accelerators have been built or are being developed and are capable of generating electron beams with currents from about 1,000 to more than 1 million amps, with voltages from about 1,000 to more than 10 million volts, these energies in time periods of 100 nanometers

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Sekunden oder weniger abgeschieden werden.Seconds or less.

Um die gewünschten Wechselwirkungen und Reaktionen der Materialien zu erzeugen, und zwar insbesondere die Kompression und das Erhitzen des thermonuklearen Brennstoffpellets zur Erreichung der Fusionsbedingungen, sollte die Elektronenstrahlvorrichtung den Elektronenstrahl auf wenige Millimeter oder weniger in einer sphärisch symmetrischen und gleichförmigen Weise fokussieren. Es wurde festgestellt/ daß es schwierig ist, Hochenergieelektronenstrahlen mit geeigneten Impulsdauern zu erzeugen, die auf die gewünschte Größe fokussiert werden können, um hinreichend dichte und eine hohe Temperatur aufweisende Plasmen zur Erreichung der Fusion zu erzeugen. Beispielsweise können diese eine hohe Temperatur und hohe Dichte aufweisenden Plasmen durch Bestrahlung eines millimetergroßen Ziels erzeugt werden, und zwar mit ungefähr einem Megajoule an Energie mit einem relativistischen Elektronenstrahl (relativistic electron beam = REB). Die Bestrahlung des Targets sollte symmetrisch um seine Aussenoberfläche herum erfolgen und die Strahlenergie sollte in Zeitperioden von ungefähr 10 Manosekunden abgegeben werden. Um brauchbare Energieausgangsgrößen aus der Fusion derartiger Targets zu erhalten, müssen die Targets durch die Elektronenstrahlvorrichtung in einer sequentiellen sich wiederholenden Weise bestrahlt werden. Da die Fusionsreaktion von selbst einem kleinen Target eine signifikante Neutronen-, Röntgenstrahlen- und Abfall-Strömung erzeugt, muß Vorsorge getroffen werden, um die Elektronenstrahlvorrichtung gegenüber den Produkten der Fusionsreaktion zu schützen, so daß die Bestrahlung eines anderen Targets in einer relativ kurzen Zeitperiode stattfinden kann, wie beispielsweise etwa einmal jede 0,1 bis 1 Sekunde.About the desired interactions and reactions of the materials to produce, in particular the compression and heating of the thermonuclear fuel pellet to achieve of the fusion conditions, the electron beam device should reduce the electron beam to a few millimeters or less in one focus spherically symmetrical and uniform way. It was found / that it is difficult to produce high energy electron beams to generate with suitable pulse durations that can be focused on the desired size to be sufficient generate dense and high temperature plasmas to achieve fusion. For example, these can be high Temperature and high density plasmas are generated by irradiating a millimeter-sized target with approximately a megajoule of energy with a relativistic Electron beam (relativistic electron beam = REB). The irradiation of the target should be symmetrical around its outer surface and the beam energy should be in time periods of approximately 10 manoseconds. About useful energy output variables from the fusion of such targets To obtain, the targets must be irradiated by the electron beam device in a sequential repetitive manner will. Since the fusion reaction of even a small target generates a significant amount of neutrons, x-rays and If waste flow is generated, precautions must be taken to protect the electron beam device from the products of the fusion reaction to protect so that the irradiation of another target can take place in a relatively short period of time, such as about once every 0.1 to 1 second.

Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine Elektronenstrahlvorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, eine wiederholte Bestrahlung von kleinen thermonuklearen Brennstofftargets zu erzeugen, und zwar mit einer annehmbar kleinen Schädigung gegenüber benachbarten Elektrodenmaterialien, was sich aus jeder durch BSB induzierten thermonuklearenThe present invention aims to provide an electron beam device which is capable of to produce repeated irradiation of small thermonuclear fuel targets at an acceptable level small damage to adjacent electrode materials, resulting from any thermonuclear induced by BOD

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Mikroexplosion ergibt. Die Erfindung sieht ferner eine Elektronenstrahlvorrichtung vor, die gleichförmig ein derartiges Target bestrahlt, um in signifikanter Weise hohe Temperaturen und Dichten innerhalb des Targets zu erzeugen. Ferner sieht die Erfindung eine Elektronenstrahlvorrichtung zur wirkungsvollen Bestrahlung eines thermonuklearen Targets vor, um so elektrische Energie aus dem "Verbrennen" des Targets zu erzeugen, was sich durch die Bestrahlung ergibt. Ferner sieht die Erfindung eine Elektronenstrahlvorrichtung vor, die gleichzeitig zwei intensive Elektronenstrahlen auf das Target fokussieren kann und zwar von entgegengesetzten Seiten aus.Micro-explosion results. The invention also provides an electron beam device that uniformly irradiates such a target to significantly high temperatures and Generate densities within the target. The invention also provides an electron beam device for effective irradiation of a thermonuclear target in order to generate electrical energy from the "burning" of the target, which is results from the irradiation. Furthermore, the invention provides an electron beam device, the two intense Can focus electron beams on the target from opposite sides.

Weitere Vorteile und Ziele der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei erfindungsgemäße Merkmale insbesondere in den Ansprüchen enthalten sind.Further advantages and objectives of the invention emerge from the description of exemplary embodiments, wherein according to the invention Features are particularly contained in the claims.

Insbesondere sieht die Erfindung bei einer Elektronenstrahlvorrichtung vor, daß ringförmige oder hohle Kathoden voneinander durch ein im ganzen planares Anodenplasma getrennt sind, wobei Mittel zur gleichzeitigen Beschleunigung intensiver REB's zwischen den Kathoden und der Einzelplasmaanode dienen, um so ein innerhalb des Anodenplasmas angeordnetes Target zu bestrahlen .In particular, the invention relates to electron beam apparatus suggest that annular or hollow cathodes are separated from one another by a generally planar anode plasma, wherein Means are used to simultaneously accelerate intense REB's between the cathodes and the individual plasma anode, so as to do so irradiate a target arranged within the anode plasma .

Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben; die Zeichnung zeigt:The invention is described with reference to the embodiments shown in the drawing; the drawing shows:

Fig. 1 eine perspektivische etwas schematische Ansicht einer Elektronenstrahlvorrichtung zur Erzeugung einer Zweistrahlbestrahlung eines kugelförmigen Targets im Wiederholungsbetrieb;1 shows a perspective, somewhat schematic view of an electron beam device for generating two-beam irradiation a spherical target in repetitive mode;

Fig. 2 eine etwas vereinfachte aufgeschnittene Ansicht eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;Figure 2 is a somewhat simplified cut-away view of part of the device shown in Figure 1;

Fig. 3 eine aufgeschnittene Ansicht eines Teils der Elektronenstrahlvorrichtungsdioden und der Übertragungsleitung, welche die elektrische Energie zuführt;Figure 3 is a cut away view of a portion of the electron gun diodes and the transmission line that supplies the electric power;

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Fig. 3a eine vergrößerte Ansicht der Entladezone der in Fig. 3 gezeigten Dioden;3a shows an enlarged view of the discharge zone of the diodes shown in FIG. 3;

Fig. 4 eine aufgeschnittene Ansicht einer ein Anodenplasma erzeugenden Vorrichtung zur Verwendung in der in den Fig. 1-3 gezeigten Vorrichtung.Fig. 4 is a cut away view of an anode plasma generating device for use in the apparatus shown in Figs. 1-3 device shown.

Eine relativistische Elektronenstrahlvorrichtung oder ein REB-betriebener Fusionsreaktor mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ist in Fig. 1 etwas schematisch und vereinfacht dargestellt, um die Gesamtanordnung,in der die Erfindung verwendet wird, darzustellen. Die relativistische Elektronenstrahlvorrichtung 10 weist ein im ganzen kugelförmiges Reaktionskammergehäuse 12 auf, in welchem Elektronenstrahlen ein Target bestrahlen, um eine Fusionsreaktion einzuleiten; ferner weist die Vorrichtung 10 einen Energiespeicher- und Entladeabschnitt 14 auf, der das Gehäuse im ganzen umfaßt und mit gleichförmigem Abstand demgegenüber angeordnet ist, und wobei eine Impulsformungsleitung den Energiespeicherabschnitt 14 und die Elektronenstrahlbeschleunigungsvorrichtung oder die Dioden (unten beschrieben) im Gehäuse 12 verbindet. Die im Energiespeicher 14 gespeicherte Energie wird gleichzeitig auf die Impulsformungsleitung 16 übertragen, und zwar für die darauffolgende Umfangsanlegung an die Elektronenstrahldioden im Gehäuse 12. Die Impulsformungsleitung 16 formt den elektrischen Impuls auch so, daß er die gewünschte Anstiegszeit und Impulsbreite besitzt, um eine wirkungsvolle Energieabscheidung im Target vorzusehen .A relativistic electron beam device or a REB-operated fusion reactor with the features according to the invention is shown somewhat schematically and simplified in FIG. 1, to illustrate the overall arrangement in which the invention is used. The relativistic electron beam device 10 has a generally spherical reaction chamber housing 12 in which electron beams irradiate a target, to initiate a fusion reaction; Furthermore, the device 10 has an energy storage and discharge section 14 which comprises the housing as a whole and is uniformly spaced therefrom, and wherein a pulse shaping line the energy storage section 14 and the electron beam accelerating device or diodes (described below) in the housing 12 connects. The energy stored in the energy store 14 is simultaneously transferred to the pulse shaping line 16, specifically for the subsequent circumferential application to the electron beam diodes in the housing 12. The pulse shaping line 16 also shapes the electrical pulse to have the desired rise time and pulse width, to provide effective energy deposition in the target.

Wenn das Target im Gehäuse 12 durch die Elektronenstrahlen bestrahl und implodiert wird, wie dies im einzelnen weiter unten beschrieben wird, so kann der thermonukleare Brennstoff im Target durch Erreichung der erforderlichen Dichte und Temperatur gezündet werden, um so hohe Pegel an Strahlungsenergie abzugeben. Das Gehäuse 12 kann innerhalb seiner Aussenwände mit einem geeigneten Material versehen sein, welches in der LageWhen the target in the case 12 is irradiated by the electron beams and implodes, as will be described in detail below, the thermonuclear fuel can im Target can be ignited by reaching the required density and temperature to produce high levels of radiant energy submit. The housing 12 can be provided within its outer walls with a suitable material which is capable of

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ist, diese Energie zu absorbieren und zwar unter Umwandlung desselben in ein Hochtemperaturstörmungsmittel, wie beispielsweise durch Verwendung eines Lithiummantels, der durch einen geeigneten Wärmeaustauscher 18 zirkuliert werden kann, um die thermische Energie zu entnehmen. Diese thermische Energie kann sodann benutzt werden, um eine Turbine oder eine andere elektrische Leistung erzeugende Vorrichtung 20 in bekannter Weise zu betätigen. Ein Teil der durch den Generator 20 erzeugten elektrischen Energie kann an das Leitungsnetz oder dergleichen verteilt werden, wobei ein weiterer Teil über eine Ladungsversorgung 21 zum Energiespeicherabschnitt 14 rückgespeist wird. Eine Steuerschaltung 22 kann verwendet werden, um die Energie im Energiespeicher 14 in die Impulsformungsleitung 16 auszulösen und um darauffolgend ein neues Target von der Targetquelle 24 in das Gehäuse 12 für dessen Bestrahlung einzugeben, wobei die Steuerschaltung noch weitere Steuerfunktionen ausüben kann.is to absorb this energy while transforming it into a high temperature interfering agent, such as by using a lithium jacket surrounded by a suitable Heat exchanger 18 can be circulated to the thermal To take energy. This thermal energy can then be used to power a turbine or some other electrical To operate power generating device 20 in a known manner. Part of the generated by the generator 20 Electrical energy can be distributed to the line network or the like, a further part being fed back to the energy storage section 14 via a charge supply 21 will. A control circuit 22 can be used to transfer the energy in the energy store 14 into the pulse shaping line 16 to trigger and then a new target from the target source 24 to enter the housing 12 for its irradiation, the control circuit also exercising further control functions can.

Der Energiespeicher 14 kann einen oder mehrere Hochspannungsumwandler, wie beispielsweise eine Vielzahl von Marx-Generatoren oder dergl., aufweisen, welche die elektrische Energieeingangsgröße von der Ladungsversorgung 21 in eine Hochspannung umwandeln, und zwar mit einem für die Zwecke dieser Erfindung hinreichend hohem Leistungsniveau. Die Hochspannungsumwandler oder Konverter können ihrerseits diese Hochspannung und die elektrische Hochenergieleistung an Zwischenspeicherkondensatoren liefern, die symmetrisch um den Umfang der Impulsformungsleitung 16 angeordnet sind, wenn dies zur weiteren Intensivierung der elektrischen Leistung erforderlich ist. Zur Erreichung der für die Erfindung erwünschten Targetbestrahlungspegel können die kombinierten Marx-Generatoren oder anderen Umwandler und die Speicherkondensatoren eine Gesamtspeicherfähigkeit von ungefähr 2 Megajoule elektrischer Energie besitzen und Impulse von 1 Megavolt oder höher erzeugen. Darüber hinaus sollten die Spannungsumwandler und Speicherkondensatoren der Energiespeicherung 14 mit Schalt- und Leit-Anordnungen ausgestattet sein, die in der Lage sind, einen signifikanten Teil der gesamtenThe energy store 14 can have one or more high-voltage converters, such as a plurality of Marx generators or the like., Which the electrical energy input variable from the charge supply 21 to a high voltage with one for the purposes of this invention sufficiently high level of performance. The high-voltage converters or converters can in turn this high voltage and the deliver high energy electrical power to intermediate storage capacitors symmetrically around the circumference of the pulse shaping line 16 are arranged if this is necessary to further intensify the electrical power. To achieve the Target irradiation levels desired for the invention can be the combined Marx generators or other transducers and the storage capacitors have a total storage capacity of approximately Have 2 megajoules of electrical energy and generate pulses of 1 megavolt or higher. In addition, the Voltage converters and storage capacitors for energy storage 14 be equipped with switching and routing arrangements that are capable of a significant part of the total

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im Generator und in den Kondensatoren gespeicherten Energie in die Impulsfοrmungsleitung 16 abzugeben oder sich zu entladen, und zwar mit einer Rate von ungefähr 0,1 bis 1,0 Impulsen pro Sekunde. Um einen solchen Betrieb zu erreichen, könnte der Energiespeicher 14 von ungefähr 5 bis 10 gesonderte Marx-Generatoren aufweisen, die gleichmäßig mit Abstand in der im ganzen kreisförmigen gezeigten Anordnung angeordnet sind und mit hinreichender Kapazität parallelgeschaltet sind, um ungefähr 2 Megajoule zu speichern, wobei eine geeignete (nicht gezeigte) Auslöseschaltung erfolgt, um diese Energie mit geringem Zittern oder Schwanken zu liefern.to release energy stored in the generator and in the capacitors into the pulse forming line 16 or to discharge, at a rate of about 0.1 to 1.0 pulses per second. To achieve such an operation, the Energy storage 14 have about 5 to 10 separate Marx generators, which are evenly spaced throughout circular arrangement shown and are connected in parallel with sufficient capacitance to approximately To store 2 megajoules, a suitable trigger circuit (not shown) is made to generate this energy with little tremor or sway to deliver.

Die mehr ins einzelne gehend in Fig. 2 dargestellte Impulsformungsleitung 16 kann einen im ganzen scheibenförmigen zentralen Leiter 30 aufweisen, der zwischen und mit gleichförmigem Abstand von einem Paar scheibenförmiger Aussenleiter und 34 angeordnet ist, wie beispielsweise in der allgemeinen Form (nur schematisch dargestellten) von Blümlein-Leitern.Die Leiter 32 und 34 können von dem Mittelleiter 30 durch geeignete Spalte 36 und 38 getrennt sein, die mit einem geeigneten Dielektrikum, wie beispielsweise Transformatoröl oder hochreinem Wasser, gefüllt sind, um so für die von der Impulsformungsleitung 16 geführten elektrischen Impulse einen ausreichenden elektrischen Abstand zu halten. Das Dielektrikum zwischen den Leitern der Impulsfomrungsleitung kann bei Halterung des Mittelleiters mithelfen, und es kann innerhalb der Spalte durch geeignete Ringisolatoren 40, 42, und 46 und inneren und äusseren Stellen der Leitung 16 abgedichtet sein. Der Abstand zwischen den Leitern muß ausreichen, um der an diesen Isolatoren durch den Energiespeicher 14 und von der Impulsformungslextung 16 geführten Spannung zu widerstehen. Die Energie in den Speicherkondensatoren im Energiespeicher 14 kann durch die ausgelösten Schalter umgeschaltet werden, um so einen Impuls von ungefähr 1 Megavolt Amplitude und 1 Megajoule Energie in den Aussenumfang der Impulsformungsleitung 16 einzugeben, wie beispielsweise zwischen den Leitern 30 und 32 und zwischen den Leitern 30 und 34, wobei der LeiterThe pulse shaping line shown in greater detail in FIG 16 may include a generally disc-shaped central conductor 30 that is between and with uniform Distance from a pair of disc-shaped outer conductors and 34 is arranged, as for example in the general Form (only shown schematically) of Blümlein ladders. The conductors 32 and 34 can be connected to the center conductor 30 by suitable Columns 36 and 38 be separated, coated with a suitable dielectric such as transformer oil or high purity Water, are filled so as to provide one for the electrical pulses carried by the pulse shaping line 16 keep sufficient electrical distance. The dielectric between the conductors of the pulse shaping line can help with holding the center conductor, and it can be inside the gaps by means of suitable ring insulators 40, 42, and 46 and inner and outer locations of the line 16 must be sealed. The distance between the ladders must be sufficient in order to withstand the voltage carried on these insulators through the energy store 14 and from the pulse shaping system 16. The energy in the storage capacitors in the energy store 14 can be toggled by the triggered switch to generate a pulse of approximately 1 megavolt amplitude and 1 megajoule of energy in the outer circumference of the pulse shaping line 16, such as between conductors 30 and 32 and between conductors 30 and 34, the conductor

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positiv bezüglich der Leiter 32 und 34 vorgespannt ist. Wenn der in die Impulsformungsleitung 16 von Energiespeicher 14 eingegebene elektrische Impuls längs der Leitung 16 läuft, so wird der Impuls durch die Eigenschaften der Impulsformungsleitung 16 derart geformt/ daß dann, wenn der Impuls die Innenposition benachbart zum Gehäuse 12 erreicht, der Impuls die gewünschte Form aufweist. Im vorliegenden Anwendungsfall sollte dieser Impuls eine Impulslänge von ungefähr 10 bis 20 Nanosekunden und eine Impulsanstiegszeit von ungefähr 5 bis 10 Nanosekunden aufweisen. Die auf diese Weise zwischen den entsprechenden Leiterpaaren, d.h. den Leitern 30 und 32 und den leitern 30 und 34, erzeugten Impulse am Innenumfang der Impulsformungsleitung 16 werden dann gleichzeitig an die in geeigneter Weise geformten Ringdioden 40 und 48 angelegt, was weiter unten beschrieben ist.is positively biased with respect to conductors 32 and 34. When the in the pulse shaping line 16 of energy storage 14 When the electrical pulse inputted runs along the line 16, the pulse is determined by the properties of the pulse-shaping line 16 shaped in such a way / that when the pulse is the inner position reached adjacent to the housing 12, the pulse has the desired shape. In the present application, this pulse has a pulse length of about 10 to 20 nanoseconds and a pulse rise time of about 5 to 10 Exhibit nanoseconds. Which in this way between the corresponding Pairs of conductors, i.e., conductors 30 and 32 and conductors 30 and 34, generated pulses on the inner circumference of the pulse shaping lead 16 are then simultaneously applied to the suitably shaped ring diodes 40 and 48, which will be discussed further below is described.

Das Gehäuse 12 kann eine innere kugelförmige Wand 52 aufweisen, die von der äußeren hohlen Kugelwand 54 mit Abstand angeordnet ist, um so ein Absorptionsmedium für thermonukleare Energie und deren Umwandlung in Wärme zu umschließen, wobei dieses Material beispielsweise ein geeigneter Lithiummantel 56 sein kann, der auch zum Brüten des erforderlichen Tritiumbrennstoffs verwendet werden kann. Das Lithium im Lithiummantel 56 kann über die hohle durch die Wände 52 und 54 gebildete Kugelkammer verteilt sein oder kann durch geeignete Rohre geleitet werden, oder kann durch geeignete Prallelemente und andere Strömungssteuermittel derart geleitet werden, daß es durch Gehäuse 12, Kammer und Wärmeaustauscher 18,durch Einlaßrohr 58 und Auslaßrohr 60 fließt. Der Mantel könnte auch durch Gas gekühlt werden, welches durch Rohre innerhalb des Mantels gedrückt wird. Das Innere 61 des Gehäuses 12 muß evakuiert sein und Reaktionsprodukte müssen daraus durch eine geeignete Vakuumpumpe oder ein Evakuierungssystem 62 über Rohr 63 entfernt werden, so daß die Entladungszone um die Dioden 48 und 50 herum auf einem Druck von ungefähr 10 bis 10 Torr bei Beginn jedes Entladungsimpulses liegt. Die Innenwand 52 sollte vorzugsweise aus einem The housing 12 may have an inner spherical wall 52 spaced from the outer hollow spherical wall 54 is so as to enclose an absorption medium for thermonuclear energy and its conversion into heat, this Material can be, for example, a suitable lithium jacket 56, which can also be used for breeding the required tritium fuel can be used. The lithium in the lithium jacket 56 can be distributed over the hollow spherical chamber formed by the walls 52 and 54 or can be passed through suitable tubes, or can be directed by suitable baffles and other flow control means such that it passes through housing 12, Chamber and heat exchanger 18, through inlet pipe 58 and outlet pipe 60 flows. The jacket could also be cooled by gas forced through pipes inside the jacket. That Inner 61 of the housing 12 must be evacuated and reaction products must be evacuated therefrom by a suitable vacuum pump or a Evacuation system 62 can be removed via pipe 63 so that the discharge zone around diodes 48 and 50 is at one pressure is from about 10 to 10 torr at the beginning of each discharge pulse. The inner wall 52 should preferably consist of a

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Material mit hoher Festigkeit, spezifischer Wärme, Sublimierungsenergie und Ablationswiderstand bestehen, und vorzugsweise, obwohl nicht notwendigerweise, nur kurzlebige induzierte radioaktive Zerfallsprodukte erzeugen.Material with high strength, specific heat, sublimation energy and ablation resistance, and preferably, although not necessarily, only short-lived induced generate radioactive decay products.

Wie oben erwähnt, kann das zu bestrahlende Target durch eine Targetquelle 24 geliefert werden, wenn eine Signalgabe durch Steuerschaltung 22 erfolgt, und zwar geschieht dies über einen geeigneten Einlaßkanal 64 durch die Wände des Gehäuses 12 hindurch. Die Targets werden so eingegeben, daß sie an einem Mittelplatz innerhalb des Gehäuses 1-2 und bezüglich der Dioden 48 und 50 positioniert sind, wenn ein Impuls von Energiespeicher 14 und Impulsformungsleitung 16 die Dioden erreicht; bei diesem PIa^z handelt es sich beispielsweise um den durch Target 66 angedeuteten Platz.As mentioned above, the target to be irradiated can be supplied by a target source 24 when signaling through Control circuit 22 takes place via a suitable inlet channel 64 through the walls of the housing 12 through. The targets are entered so that they are in a central place within the housing 1-2 and with respect to the diodes 48 and 50 are positioned when a pulse from energy store 14 and pulse shaping line 16 reaches the diodes; this PIa ^ z is, for example, the through Target 66 indicated place.

In einer ,typischen durch Elektronenstrahl beschriebenen Fusionsreaktionanordnung 10, in welcher kommerziell verwendbare Mengen elektrischer Energie erzeugt werden sollen, kann die Gesamtvorrichtung einen Durchmesser von ungefähr 30 m mit einer Energiespeicherkapazität von einigen wenigen Megajoule aufweisen. Die Impulsformungsleitung 16 kann weniger als 1 m breit sein und stellt die Verbindung zu einem Gehäuse mit einem Aussendurchmesservon 5 bis 10 m her. Die hohlen oder ringförmigen Dioden 48 und 50 können ihrerseits einen Innendurchmesser von ungefähr 0,5 bis 1 m besitzen, sowie eine Spaltbreite zwischen Kathodenentladungsoberfläche und Anodenebene von einigen wenigen bis zu ungefähr 50 mm, wobei , die Isolatoren 44 und 46 (und infolgedessen der Innendurchmesser der Impulsformungsleitung 16) einen Durchmesser von ungefähr 3 bis 4 m besitzen. Wenn ungefähr 1 Megajoule an das Target in der unten beschriebenen Diodenanordnung geliefert wird, so können mit einem geeigneten Target ungefähr 20 Megajoule an Neutronen erzeugt werden; bei einer 40%igen Umwandlung der thermischen Energie des Mantels in Elektrizität können ungefähr 8 Megajoule an Elektrizität erzeugt werden. Wenn zwei Megajoule an Energie über die Ladungsversorgung 21In a typical described by electron beam Fusion reaction assembly 10 in which commercially usable amounts of electrical energy are to be generated, The overall device can have a diameter of approximately 30 m with an energy storage capacity of a few Have megajoules. The pulse shaping line 16 can be less than 1 m wide and provides the connection to a housing with an outside diameter of 5 to 10 m. The caves or ring-shaped diodes 48 and 50, in turn, may have an inner diameter of about 0.5 to 1 meter, as well a gap width between the cathode discharge surface and the anode plane of a few up to about 50 mm, where, the insulators 44 and 46 (and consequently the inside diameter of the pulse shaping line 16) have a diameter of about 3 to 4 m. When approximately 1 megajoule is delivered to the target in the diode arrangement described below is, about 20 megajoules of neutrons can be generated with a suitable target; at a 40% Converting the thermal energy of the jacket into electricity, approximately 8 megajoules of electricity can be generated. If two megajoules of energy are supplied via the charge supply 21

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zum Energiespeicherabschnitt 14 zurückgeführt werden, so verbleiben ungefähr 6 Megajoule elektrischer Energie, die in das Leistungsnetz eingespeist werden können. Bei 10 Impulsen pro Sekunde und einer Anordnung von 10 Einheiten der in Fig. 1
gezeigten Art könnte eine Ausgangsleistung von 600 Megawatt
erzeugt werden.are returned to the energy storage section 14, then approximately 6 megajoules of electrical energy remain, which can be fed into the power grid. With 10 pulses per second and an arrangement of 10 units of the one shown in FIG
The type shown could have an output power of 600 megawatts
be generated.

Fig. 3 veranschaulicht zusätzliche Einzelheiten der Dioden 48 und 50 und die Anordnung ihrer Elemente und Bestandteile.
Mit der zu beschreibenden Anordnung kann ein Paar von Elektronenstrahlen erzeugt und ein sphärisch symmetrisches Strahlungsmuster auf das Target 66 fokussiert werden. Die Diodenelemente selbst sind mit einem hinreichend großen Abstand und einem
relativ geringen Radialquerschnitt gegenüber dem Target 66
angeordnet, um so einer minimalen Schädigung durch Reaktionsprodukte ausgesetzt zu sein, welche durch die Bestrahlung des Targets hervorgerufen werden. Das Target 66 hat vorzugsweise Kugelform und besteht aus Wasserstoffisotop tragenden
Materialien, die Elektronen in wirkungsvoller Weise absorbieren.Figure 3 illustrates additional details of diodes 48 and 50 and the arrangement of their elements and components.
With the arrangement to be described, a pair of electron beams can be generated and a spherically symmetrical radiation pattern can be focused on the target 66. The diode elements themselves are with a sufficiently large spacing and a
relatively small radial cross-section compared to the target 66
arranged so as to be exposed to minimal damage by reaction products which are caused by the irradiation of the target. The target 66 preferably has a spherical shape and consists of hydrogen isotope-bearing
Materials that absorb electrons effectively.

Das Target 66 ist - wie in den Fig. 3 und 3a dargestellt - in geeigneter Weise positioniert oder entlang der Längsachse und
auf einer Ebene in der Mitte zwischen den hohlen Dioden 48 und 50 angeordnet, was der Mittelpunkt zwischen einem Paar von
hohlen Ringkathoden 70 und 72 der Dioden 48 und 50 und senkrecht zur Längsachse ist. Jede der Kathoden 70 und 72 weist eine ringförmige planare (ebene) Entladeoberfläche 74 und 76 von hinreichender Breite aif, um die erforderlichen Strompegel (typischerweise ungefähr 0,1 m) herauszuziehen, wobei sie um den gesamten Umfang der Kathoden herum angeordnet sind und einander gegenüberliegen und durch einen Abstand getrennt sind, der annähernd
doppelt so groß ist wie die gewünschte Entladungsspaltbreite. Die Kathoden 70 und 72 umfassen Zwischenabschnitte 78 und 80, welche den inneren Endteil der Aussenglieder 32 und 34 der Impulsformung sleitung 16 benachbart zur Stelle der Isolatoren 44 und 46 mit den Kathodenentladungsoberflächen 74 und 76 verbinden. Die Teile 78 und 80 konvergieren gleichförmig zu den Entladeoberflächen 74 und 76 hin und enden an Innenstellen oder Wänden 82 und 84. Die Teile 78 und 80 konvergieren vorzugsweise auf einerThe target 66 is - as shown in FIGS. 3 and 3a - positioned in a suitable manner or along the longitudinal axis and
placed on a plane midway between hollow diodes 48 and 50, which is the midpoint between a pair of
hollow ring cathodes 70 and 72 of diodes 48 and 50 and perpendicular to the longitudinal axis. Each of the cathodes 70 and 72 has an annular planar discharge surface 74 and 76 of sufficient width aif to draw the required levels of current (typically about 0.1 m), disposed around the entire circumference of the cathodes and facing one another and are separated by a distance that is approximately
is twice as large as the desired discharge gap width. The cathodes 70 and 72 include intermediate sections 78 and 80 which connect the inner end portion of the outer members 32 and 34 of the pulse shaping line 16 adjacent the location of the insulators 44 and 46 to the cathode discharge surfaces 74 and 76. Parts 78 and 80 converge uniformly towards discharge surfaces 74 and 76 and terminate at interior locations or walls 82 and 84. Parts 78 and 80 preferably converge on one

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Linie oder Linien, die sich am Target 66 treffen, wobei die Enden 82 und 84 eine Breite besitzen, die so klein als möglich ist, um die Abmessungen der Kathoden 70 und 72 zu minimieren, die sich in Radialausrichtung mit dem Target 66 und den Reaktionsprodukten befinden, die aus diesem austreten können, wenn das Target bestrahlt wird und durch die Elektronenstrahlen zerstört wird. Beispielsweise ist es gemäß der Erfindung vorgezogen, daß die Aussenoberflächen der Teile 78 und 80 mit dem Target 66 ausgerichtet sind, um den sich unter dem Kathodengebilde 70 und 72 erstreckenden Raumwinkel zu minimieren und um den Fluß an Strahlung und Abfall auf die Elektrodenoberflächen zu reduzieren. Je kleiner der Winkel ist, desto größer wird die Fläche des Lithiummantels 56, die der durch die Mikroexplosion des Targets 66 erzeugten Energie ausgesetzt ist. Die Länge und der sich ändernde Querschnitt der Teile 78 und 80 sollten derart ausgewählt sein, daß sich eine wirkungsvolle elektrische Impedanzkopplung zwischen der Impulsformungsleitung 16 und den Kathoden 70 und 72 ergibt, um die elektrischen Verluste zu minimieren und um bei der Formung der die Dioden erreichenden Impulse hinsichtlich der gewünschten Impulsbreite und Anstiegszeit mitzuhelfen. Die Entladungsoberflächen 74 und 76 können, wie gezeigt, unter einem Winkel angeordnet sein, um so durch Wände 82 und 84 gegenüber dem Target 66 und dem von dort kommenden Abfall maskiert oder geschützt zu sein. Es kann zweckmäßig sein, die Oberflächen 74 und 76 nach jeder Entladung .erneut zu überziehen oder in anderer Weise erneut einer Endbehandlung zu unterziehen. Dies kann bei an ihrem Platz bleibenden Kathoden dadurch geschehen, daß man ein geeignetes Gas oder eine Flüssigkeit durch Poren in den Entladungsoberflächen von porösen Kathoden drückt oder aber man kann die Entladungsoberflächen durch einen geeigneten Spray erneut überziehen.Line or lines that meet at target 66 with ends 82 and 84 having a width as small as possible is to minimize the dimensions of the cathodes 70 and 72 that are in radial alignment with the target 66 and the There are reaction products that can escape from this when the target is irradiated and by the electron beams gets destroyed. For example, it is preferred according to the invention that the outer surfaces of the parts 78 and 80 are aligned with the target 66 to minimize the solid angle extending below the cathode structures 70 and 72 and to reduce the flux of radiation and debris on the electrode surfaces. The smaller the angle, the more The area of the lithium jacket 56 exposed to the energy generated by the micro-explosion of the target 66 becomes larger is. The length and the changing cross-section of the parts 78 and 80 should be selected so that an effective electrical impedance coupling between the pulse shaping line 16 and the cathodes 70 and 72 results in the electrical To minimize losses and in shaping the pulses reaching the diodes with regard to the desired pulse width and rise time to help. The discharge surfaces 74 and 76 may be angled as shown so as to be masked or protected by walls 82 and 84 from the target 66 and the debris coming from there to be. It may be appropriate to recoat the surfaces 74 and 76 after each discharge or in a different manner Way to undergo a final treatment again. With the cathodes remaining in place, this can be done by or pushes a suitable gas or liquid through pores in the discharge surfaces of porous cathodes the discharge surfaces can be coated again with a suitable spray.

Eine geeignete Plasmaquelle 86, ein Beispiel ist unten beschrieben, kann innerhalb eines ausgehöhlten Innenteils 86 des Mittelleiters 30 der Impulsformungsleitung 16 angeordnet sein, wobei ein Kanal 88 eine Verbindung zwischen der Plasmaquelle und den Endladezonen oder Spalten der Dioden 48 und 50 herstellt.A suitable plasma source 86, an example is described below, may be disposed within a hollowed interior portion 86 of the center conductor 30 of the pulse shaping line 16, a channel 88 communicating between the plasma source and the discharge zones or columns of diodes 48 and 50.

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Teil 87 kann das Gesamtgewicht der Impulsformungsleitung verringern und ein einfacher zu halterndes System zur Folge haben, und den Mittelleiter 30 in zwei Schichten oder Wände 30a und 30b unterteilen, die auf der gleichen elektrischen Vorspannung gehalten werden. Die Plasmaquelle 86 sollte in der Lage sein, hinreichend viel Plasma zu erzeugen und durch den Kanal 88 auszustossen, um eine im ganzen ebene Plasmaanode 90 zu bilden, die durch eine im ganzen eben geformte Zone verteilt ist, welche mittig zwischen den Kathoden 70 und 72 zum Mittelpunkt der hohlen Dioden sich befindet und Target 66 umfaßt. Wegen der elektrischen Eigenschaften des Plasmas kann das so erzeugte Plasma 90 als Anode für die von Kathoden 70 und 72 erzeugte Entladung dienen, und als eine Rückleitung von geringem Widerstand für die im Target abgegebenen Elektronen. Nachdem das Target 16 durch die Elektronenstrahlen von der Diode bestrahlt ist, findet die Entladung statt und die Plasmaanode wird verteilt und muß für jeden Impulsbetrieb der Dioden regeneriert werden.Part 87 can reduce the overall weight of the pulse shaping line and result in an easier system to support , and divide center conductor 30 into two layers or walls 30a and 30b that are held at the same electrical bias. The plasma source 86 should be able to generate sufficient plasma and expel it through the channel 88 to form a generally planar plasma anode 90 that is distributed by a generally planar zone centered between the cathodes 70 and 72 is at the center of the hollow diodes and target 66 includes. Because of the electrical properties of the plasma, the plasma 90 so generated can serve as an anode for the discharge generated by cathodes 70 and 72, and as a low resistance return for the electrons emitted in the target. After the target 16 is irradiated by the electron beams from the diode, the discharge takes place and the plasma anode is distributed and must be regenerated for each pulse operation of the diodes.

Der Innenleiter 30 der Impulsformungsleitung 16 kann hohl oder mit Ausnehmungsteilen ausgestattet sein, um die Plasmaquelle 86 aufzunehmen, und er kann Aussenwände 91a und 91b aufweisen, die in der gleichen Weise wie die Teile 78 und der Kathoden 70 und 72 konvergieren, wobei ihre Endkanten und Kanal 88 an einer Stelle nahe einer Linie mit den Endwänden 82 und 84 der Kathoden um deren Umfang herum verlaufen. Die konvergierenden Wände 91a und 91b des Mittelleiters 30 verlaufen somit nahe oder zwischen den Entladungsoberflächen 74 und 76 der Kathoden und injizieren das Anodenplasma 90 in die Zone, die innerhalb oder radial innen gegenüber den Ringkathoden 70 und 72 liegt.The inner conductor 30 of the pulse shaping line 16 can be hollow or be provided with recessed parts to accommodate the plasma source 86, and it can have outer walls 91a and 91b which converge in the same way as parts 78 and cathodes 70 and 72, with their end edges and channels 88 extend at a location near line with the end walls 82 and 84 of the cathodes around the periphery thereof. The converging walls 91a and 91b of the center conductor 30 thus run close to or between the discharge surfaces 74 and 76 of the cathodes and inject the anode plasma 90 into the zone which is inside or radially inside opposite the Ring cathodes 70 and 72 is located.

Ein Beispiel einer in der Vorrichtung 10 verwendbaren Plasmaquelle 86 ist in Fig. 4 dargestellt. Eine Kammer 92 kann innerhalb der konvergierenden Wände 91a und 91b des Mittelleiters 30 der Impulsformungsleitung 16 durch eine Isolierwand gebildet sein. Die Innenoberflächen der Wände 91a und 91bAn example of a plasma source that can be used in device 10 86 is shown in FIG. A chamber 92 may be located within the converging walls 91a and 91b of the center conductor 30 of the pulse shaping line 16 through an insulating wall be educated. The inner surfaces of the walls 91a and 91b

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sollten so geformt sein, daß sie die Radialgeschwindigkeiten der Ionen im Plasma 90 maximieren. Wenn es gewünscht ist, das Plasma zur Injektion als Plasmaanode 90 auszuformen, so kann ein geeignetes inertes Gas in die Kammer 92 von einer Gasquelle 96 aus über eine Vielzahl von Rohren 98 und ein geeignetes (nicht gezeigtes ) Steuerventil eingegeben werden. Nachdem die Kammer 92 ganz oder teilweise mit diesem Gas auf einen Druck wie beispielsweise 100 Millitorr gefüllt ist, kann eine geeignete Leistungsversorgung oder Energiequelle, beispielsweise die gezeigte Kondensatorreihe 100, in die Kammer 92 eingeschaltet werden, und zwar über eine Vielzahl von Funkenstreckenschaltern 102, um eine Entladung längs der Wand zwischen Wänden 91a und 91b einzuleiten, was seinerseits ein ionisiertes Gas in Kammer 92 erzeugt. Wenn der Strom aus der Entladung der Kondensatorreihe 100 ansteigt, kann ein magnetischer Druck hinter der durch die Entladung erzeugten Stromfläche erzeugt werden und das in der Entladung erzeugte Plasma zu dem Kanal oder der Düse 88 hin treiben, wobei das Gas beim Durchlauf ionisiert und ausgeräumt wird. Das Plasma kann sodann derart angetrieben werden,, daß es vom Kanal 88 zur Längsachse der Dioden 48 und 50 entlang der Anodenebene zum Target 66 hin fließt. Das Plasma wird eine maximale Dichte an der Diodenachse aufweisen, und zwar infolge der geometrischen Konvergenz des Plasmas und kann Elektronendichten in der Größenordnungshould be shaped to maximize the radial velocities of the ions in plasma 90. If it is desired To form the plasma for injection as a plasma anode 90, a suitable inert gas can be introduced into the chamber 92 from a Gas source 96 can be entered from via a plurality of tubes 98 and a suitable control valve (not shown). After the chamber 92 is completely or partially filled with this gas to a pressure such as 100 millitorr, A suitable power supply or energy source, for example the capacitor bank 100 shown, can be fed into the chamber 92 are switched on, through a plurality of spark gap switches 102, to discharge along the wall between walls 91a and 91b, which in turn generates an ionized gas in chamber 92. When the power comes from the Discharge of the capacitor bank 100 increases, a magnetic pressure can be behind the current surface generated by the discharge and propel the plasma generated in the discharge towards the channel or nozzle 88, the gas at Run is ionized and cleared. The plasma can then be driven in such a way that it moves from the channel 88 to the longitudinal axis of the diodes 48 and 50 flows along the anode plane towards the target 66. The plasma will have a maximum density on the diode axis due to the geometric convergence of the plasma and can have electron densities of the order of magnitude

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von 10 bis 10 pro ecm am Mittelpunkt der Dioden um das Target 66 herum erzeugen. Die Gasinjektion oder Eingabe in die Kammer 92 und die Entladung erfolgt im wesentlichen vom gesamten Umfang der Ringplasmaquelle 86 aus, um gleichzeitig das Plasma durch die gesamte Entladungszone der Kathoden und 72 zu injizieren. Ferner sei bemerkt, daß die zur Erzeugung der Entladung und zur Erzeugung der Plasmaanode 90 erforderliche Energie durch einen Energie-Vorimpuls vom Energiespeicher 14 erhalten werden kann, der zwischen den Leiterwänden 30a und 30b kurz vor dem Hauptdiodenentladungsimpuls erzeugt wird. Alle diese Vorgänge können ebenfalls durch die Steuerschaltung16 18
generate from 10 to 10 per cm at the midpoint of the diodes around target 66. The gas injection or input into the chamber 92 and the discharge occurs from substantially the entire circumference of the toroidal plasma source 86 to simultaneously inject the plasma through the entire discharge zone of the cathodes 12 and 72. It should also be noted that the energy required to generate the discharge and to generate the plasma anode 90 can be obtained from the energy store 14 by an energy pre-pulse which is generated between the conductor walls 30a and 30b shortly before the main diode discharge pulse. All of these operations can also be performed by the control circuit

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gesteuert und zeitlich geregelt werden.controlled and timed.

Um die gewünschte Entladung über den gesamten Umfang der Dioden 48 und 50 und das gesamte Volumen der Kammer 92, bei-, spielsweise ein Volumen von ungefähr 30 1, hinweg zu erhalten, kann eine Gesamtenergie von ungefähr 85 Kilojoule erforderlich sein, um ungefähr 15 Kilojoule Anodenplasmaenergie zu erzeugen. Wenn das Plasma in die Entladungszone der Kathoden zum Mittelpunkt oder Target 66 hin injiziert wird, kann der Strahl, wie gezeigt, leicht divergieren und Target 66 vollständig darin "eintauchen", und in einem Radius von ungefähr 0,5 m kann er typischerweise eine Stärke von ungefähr 100 bis 200 mm erreichen. Wenn das Target durch den Elektronenstrahl bestrahlt wird, kann das Plasma um das Target 66 herum als eine Raumladung dienen, welche das Plasma nahe der Diodenachse neutralisiert, und es kann eine einen relativ niedrigen Widerstand aufweisende Bahn für den Rückstrom erzeugt werden.To achieve the desired discharge over the entire circumference of the diodes 48 and 50 and the entire volume of the chamber 92, at-, For example, to obtain a volume of about 30 liters, a total energy of about 85 kilojoules may be required to generate approximately 15 kilojoules of anode plasma energy. When the plasma is injected into the discharge zone of the cathodes towards the center or target 66, the Diverge the beam slightly as shown and "dip" target 66 completely in it, and in a radius of approximately 0.5 m it can typically reach a thickness of approximately 100 to 200 mm. When the target through the electron beam is irradiated, the plasma around the target 66 can serve as a space charge carrying the plasma near the diode axis neutralized, and a relatively low resistance path for the reverse current can be created.

Der Elektronenstrahl-Pinch (Einstellung) kann, wenn erforderlich, weiter erhöht werden, und zwar durch Injizieren oder Erzeugen eines Widerstandsplasmas um das Target 66 herum in einer geeigneten Weise, wie beispielsweise durch Vor-Im— pulsgeben des Targets mit einem Hochenergielaserimpuls, um einen Teil des Targets 66 abzulösen. Ein derartiges Plasma sollte auch bei der Raumladungsneutralisation der Diodenelektronen mithelfen, und sollte die Diodenelektronen nicht stromneutralisieren oder ihren Fluß hemmen. Unter diesen Bedingungen können die Diodenelektronen die volle Pinchkraft ihres eigenen magnetischen Feldes und das Längs-Dioden-Elektrofeld "sehen".The electron beam pinch (adjustment) can, if necessary, can be further increased by injecting or generating a resistive plasma around the target 66 in a suitable manner, such as by pre-pulsing the target with a high energy laser pulse to detach part of the target 66. Such a plasma should also be used for the space charge neutralization of the diode electrons help, and should not neutralize the diode electrons current or inhibit their flow. Under these conditions the diode electrons can use the full pinch force of their own magnetic field and the longitudinal diode electric field "see".

Nach dem Injizieren des Anodenplasmas 90 in die Entladungszone der Dioden 48 und 50 kann die Steuerschaltung 22 den Hauptimpuls längs Impulsformungsleitung 16 einleiten. Wenn die Hauptentladungsimpulsenergie die Entladungsoberflächen 74 und 76 der Dioden 48 und 50 erreicht, können Elektronenstrahlen gleichzeitig über den Umfang der Entladungsoberflächen 74 und 76 hinweg auf das Anodenplasma 90 und dieAfter injecting the anode plasma 90 into the discharge zone of the diodes 48 and 50, the control circuit 22 can the Initiate main pulse along pulse shaping line 16. If the Main discharge pulse energy reaching discharge surfaces 74 and 76 of diodes 48 and 50 may be electron beams simultaneously across the periphery of the discharge surfaces 74 and 76 onto the anode plasma 90 and the

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konvergierenden Wände 91a und 91b des Mittelleiters 30 eingeleitet werden, wie dies durch die Elektronenströme 102a, 102b gezeigt ist. Die Elektronenstrahlen treiben radial zur Mitteloder Längs-Achse der Dioden hin und erzeugen elektrische und magnetische Felder, welche ein Selbst-Pinching (Selbsteinschnüren) der Strahlen hervorrufen, so daß die Strahlen von entgegengesetzten Seiten des Targets 6 6 durch die Plasmaanode 90 konvergieren. Das Selbst-Pinching der Elektronenstrahlen hat eine große Ausbreitung in den Winkeln der auf das Target 66 auftreffenden Strahlelektronen zur Folge, was bewirkt, daß sich die Elektronenstrahlen wie ein Hochtemperaturelektronengas verhalten und somit die sphärische symmetrische Bestrahlung gestatten. Die Aussenoberflache und Teile des Targets 66 lösen sich und verdampfen unter dem Einfluß der Elektronenstrahlen, wodurch ein Widerstandsplasma um das Target herum erzeugt wird und das Target zur Implosion veranlaßt wird. Die Implosion kann den Brennstoff erwärmen und zusammendrücken und veranlaßt ihn zur Zündung und zur Erzeugung einer thermonuklearen Reaktion. Die sich ergebende Neutronenausgangsgröße dient zur Erwärmung des Lithiummantels, der sodann, wie oben beschrieben, im Wärmeaustauscher 18 und Leistungsgenerator 20 verwendet werden kann. Nachdem ein geeignetes Vakuum über die Pumpe 62 erreicht ist, kann ein weiteres Target in das Innere des Gehäuses 12 von der Targetquelle 24 durch Steuerschaltung 22 eingegeben werden. Sodann kann ein neues Anodenplasma 90 durch Plasmaquelle 86 erzeugt werden, und die Dioden 48 und 50 werden wiederum erregt. Wegen der Anordnung der Dioden und ihrer entsprechenden Elemente kann die Entladung der Dioden mit einer Wiederholungsrate fortgesetzt werden, die den gewünschten Ausgangsgrößen der Vorrichtung 10 entspricht.converging walls 91a and 91b of the center conductor 30 initiated as shown by the electron streams 102a, 102b. The electron beams drift radially towards the center or Longitudinal axis of the diodes and generate electric and magnetic fields, which cause self-pinching (self-constriction) of the rays so that the rays from opposite sides of the target 6 6 through the plasma anode 90 converge. The self-pinching of the electron beams has a large spread in the angles of the on the target 66 impinging beam electrons result what causes the electron beams to behave like a high-temperature electron gas and thus the spherical symmetrical one Allow irradiation. The outer surface and parts of the Targets 66 dissolve and evaporate under the influence of the electron beams, creating a resistance plasma around the Target is generated around and the target is caused to implosion. The implosion can heat the fuel and squeeze and cause it to ignite and generate a thermonuclear reaction. The resulting Neutron output is used to heat the lithium jacket, which then, as described above, in the heat exchanger 18 and Power generator 20 can be used. Having a suitable Vacuum is reached via the pump 62, another target can be introduced into the interior of the housing 12 from the target source 24 can be input by control circuit 22. A new anode plasma 90 can then be generated by plasma source 86 and diodes 48 and 50 are again energized. Because of the arrangement of the diodes and their corresponding elements the diode can continue to discharge at a repetition rate that meets the desired output levels Device 10 corresponds.

Bei der oben beschriebenen Elektronenstrahlvorrichtung können zwei Elektronenstrahlvorrichtungen auf den zur Zündung des thermonuklearen Brennstofftargets oder Pellets erforderlichen Durchmesser in wirkungsvoller Weise fokussiert werden, und zwarIn the electron beam device described above, two electron beam devices can be used to ignite the thermonuclear fuel targets or pellets required diameter can be effectively focused, namely

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unter Verwendung einer hohlen Diodenanordnung, in der die Di odene leinen te, Kathode und Anode, aus strahlungsbeständigen Materialien bestehen und hinreichend weit vom explodierenden Pellet angeordnet sind, um einer Schädigung zu entgehen. Die Gesamtanordnung der Diode erzeugt auch eine Elektronenstrahlumgebung, in der die Elektronen als ein Gas wirken oder in ihrer Natur gasartig sind, um so alle Oberflächen des Targets gleichmäßig zu umspülen.using a hollow diode arrangement in which the diodes, cathode and anode, are made of radiation-resistant Materials exist and are sufficiently far from the exploding pellet to avoid damage. the Overall arrangement of the diode also creates an electron beam environment, in which the electrons act as a gas or are gaseous in nature, so do all surfaces of the target to wash around evenly.

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Claims

© PATENT CLAIMS Electron beam device, characterized by first and second cathodes separated from one another by a gap on a common longitudinal axis, as well as means for generating and injecting an anode plasma between the cathodes at the gap along a plane perpendicular to said axis, and with means for generating of electron beams are provided between the anode plasma and the cathodes.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cathodes have an annular shape, and that the means for injecting the anode plasma lie between the cathodes.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that each of the cathodes has a discharge surface facing each other and the plasma injection means, and the discharge takes place simultaneously from the entire periphery of the cathode discharge surfaces.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the annular cathodes have inwardly converging wall portions formed in the discharge surfaces and in circular end walls.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the converging wall parts are in line with the The center point between the cathodes.

6. Apparatus according to claim 4, characterized in that a housing comprises the tapered wall parts, and that means are provided to evacuate gases and products therefrom.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the housing has spherically shaped inner and outer walls which enclose the shell means around a neutron output to convert it into electrical energy.

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8. Apparatus according to claim 7, characterized in that Means are provided to deliver targets to the housing within the confines of the cathodes.

9. Apparatus according to claim 4, characterized in that the means for injecting the anode plasma substantially run together with the circular end walls.

10. The device according to claim 9, characterized in that the means for entering the anode plasma is inwardly have tapered wall portions which terminate with a nozzle which coexists with the circular end walls.

11. The device according to claim 4, characterized in that the means generating the electron beam is a pulse shaping line (16), which are connected to the wall parts of the cathodes and the anode plasma output means via the Is coupled across the range.

12. The device according to claim 11, characterized in that the electron beam generating means means for injecting electrical energy in the outer circumference of the pulse shaping line have to simultaneously apply an electrical discharge pulse to the cathodes and the anode plasma around the Around the circumference.

13. The device according to claim 1, characterized by means for repeatedly injecting targets carrying hydrogen isotope into a central place between the cathodes, whereupon the means for generating the anode plasma and the means for generating the electron beam are actuated to sequentially irradiate the targets one at a time by electron beams from both cathodes.

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