DE2734895A1

DE2734895A1 - Tritium fusion by charged particle beam bombardment - using two beams deflected to strike target from opposite directions

Info

Publication number: DE2734895A1
Application number: DE19772734895
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Dietrich
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1977-08-03
Filing date: 1977-08-03
Publication date: 1979-03-01

Abstract

A method of bombarding material with focussed charged particle beams from different directions to produce high energy densities is intended esp. for the nuclear fusion of tritium. The beams are initially directed past the material, and then deflected suddenly towards it; at least two beams are deflected in this manner from opposite directions onto the material. Considerably greater energy densities can be achieved than by previous methods.

Description

" Verfahren und Vorrichtung zum Beschuß von Materie"Method and device for bombarding matter

mit fokussierten Ladungsträgerstrahlen " Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschuß von Materie mit fokussierten Ladungsträgerstrahlen aus unterschiedlichen Richtungen unter Erzeugung einer hohen Energiedichte an der Auftreffstelle, insbeso-ndere zur Durchführung der Kernfusion von Tritium. with focused charge carrier beams " The invention relates to a method and a device for bombarding matter with focused Charge carrier beams from different directions generating a high Energy density at the point of impact, especially for carrying out the nuclear fusion of tritium.

Durch die US-PS 3 267 529 ist es bekannt, Metallstäbe aus unterschiedlichen, auf den Umfang des Stabes verteilten Elektronenstrahlquellen in radialer Richtung mit Elektronenstrahlbündeln zu beschiessen. Die Elektronenstrahlbündel sind jedoch noch relativ diffus, d.h. die erzielbare Energiedichte ist gering. Zwar gelingt es in Abhängigkeit von der Leistung der Elektronenstrahlerzeuger, auch Metalle mit den höchsten Schmelzpunkten zum Schmelzen zu bringen; eine Steigerung auf ein Mehrfaches dieser Temperaturen ist jedoch nicht möglich. Die bekannte Vorrichtung besitzt auch keine Ablenksysteme für den Elektronenstrahl, so daß die Elektronenstrahlerzeuger einander nicht diametral gegenüber angeordnet werden können, weil sie sich sonst beim Wegfall des bestrahlten Gegenstandes gegenseitig beschiessen würden. Sobald die zu beschiessende Materie nicht mehr vorhanden ist, treffen die Elektronenstrahlen auf den gegen-Uberliegenden Teil der Vakuumkammer auf, so daß dort bei hoher Leistungsdichte Beschädigungen zu erwarten sind.From US Pat. No. 3,267,529 it is known to make metal rods from different, electron beam sources distributed on the circumference of the rod in the radial direction to bombard with electron beams. However, the electron beams are still relatively diffuse, i.e. the achievable energy density is low. Succeeded it depends on the performance of the electron gun, including metals to melt the highest melting points; an increase many times over however, these temperatures are not possible. The known device also has no deflection systems for the electron beam, so the electron guns cannot be arranged diametrically opposite one another, because otherwise they will would bombard each other if the irradiated object were lost. As soon the matter to be bombarded is no longer available, hit the electron beams on the opposite part of the vacuum chamber, so that there is a high power density Damage is to be expected.

Auf dem Gebiet der extremen Hochtemperaturforschunq, insbesondere auf dem Gebiet der Kernfusion werden jedoch Leistungsdichten benötigt, welche die Leistungsfähigkeit der bisher bekannten Vorrichtungen überschreiten. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit der die Leistungsdichte und damit die Temperatur der bestrahlten Materie gegenüber den bisher bekannten Vorrichtungen um mehrere Zehnerpotenzen gesteigert werden können. Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß bei dem eingangs beschriebenen Verfahren durch die Maßnahmen in den Kennzeichen der Ansprüche 1 oder 2.In the field of extreme high temperature research, in particular in the field of nuclear fusion, however, power densities are required which the Exceed the performance of the previously known devices. The invention is therefore based on the object of the method and a device described at the outset Specify the type with which the power density and thus the temperature of the irradiated Compared to the previously known devices, matter increased by several powers of ten can be. The object is achieved according to the invention in the The method described at the outset by the measures in the characterizing parts of the claims 1 or 2.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung erfindungsgemäß durch ein mit diametralen Strahldurchtrittsöffnungen und Wärmeabfuhreinrichtungen versehenes Gehäuse, welches die Auftreffstelle umgibt, durch außerhalb des Gehäuses in Bezug auf die Strahldurchtrittsöffnungen diametral gegenüberliegende Ablenk-Systeme, durch Ladungsträgerstrahlerzeuger, die auf die Ablenksysteme ausgerichtet sind, und durch gekühlte Auffängerelektroden für den nicht absorbierten Teil der Strahl energie, wobei die Auffängerelektroden den Ablenksystemen zugeordnet sind.The task at hand is achieved with the one described at the beginning Device according to the invention by a with diametrical beam passage openings housing provided with heat dissipation devices, which surrounds the point of impact, diametrically through outside the housing with respect to the beam passage openings opposing deflection systems, by charge carrier beam generators that target the Deflection systems are aligned, and through cooled collection electrodes for the unabsorbed part of the beam energy, with the collector electrodes being the deflection systems assigned.

Das mit Strahldurchtrittsöffnungen versehene Gehäuse dient dazu, die von der beschossenen Materie ausgehende Wärmestrahlung aufzufangen und abzuführen. Bei einer Kernfusion, die extrem große Wärmemengen freisetzt, dient das Gehäuse mit seinen Wärmeabfuhreinrichtungen dazu, die Fusionsenergie aus dem Fusionsbereich abzuführen und einem Energieverbraucher, wie beispielsweise einem Wärmetauscher und/oder einer Wärmekraftmaschine zuzuführen. Die einfachste Form einer Wärmeabfuhreinrichtung besteht in der hohlwandigen Ausbildung des Gehäuses, wobei der Hohlraum von einem Kühlmittel wie beispielsweise einem flüssigen Metall durchströmt wird.The housing, which is provided with beam passage openings, serves to to collect and dissipate thermal radiation emanating from the bombarded matter. The housing is used for a nuclear fusion that releases extremely large amounts of heat with its heat dissipation devices to it, the fusion energy from the fusion area dissipate and an energy consumer, such as a heat exchanger and / or to be fed to a heat engine. The simplest form of heat dissipation device consists in the hollow-walled design of the housing, the cavity of a Coolant such as a liquid metal flows through it.

Die einander paarweise gegenüberliegenden Strahldurchtrittsöffnungen mit den Ablenksystemen und den Ladungsträgerstrahlerzeugern ermöglichen es, durch jede der Strahldurchtrittsöffnungen und durch jedes der Ablenksysteme z w e i fokussierte Bündel von Ladungsträgerstrahlen hindurchzuführen. Ladunsträgerstrahlen haben ohnehin den bekannten Vorteil, sich bei hohen Leistungen auf engste Strahl querschnitte fokussieren zu lassen. Hierdurch und durch die Führung von jeweils zwei Ladunosträgerstrahlbündeln durch die Strahldurchtrittsöffnungen wird deren Anzahl und Querschnitt auf ein Minimum reduziert, so daß die Auftreffstelle der Ladungsträgerstrahlen allseitig außerordentlich gut abgeschirmt werden kann.The beam passage openings opposite one another in pairs with the deflection systems and the charge carrier beam generators make it possible through each of the beam passage openings and z w e i focused by each of the deflection systems Pass bundles of charge carrier beams. Load carrier beams have anyway the well-known advantage of focusing on the narrowest beam cross-sections at high power levels let focus. Through this and through the leadership of two Charge beam bundles the number and cross-section of the beam passage openings are reduced to a minimum reduced, so that the point of impact of the charge carrier beams is extraordinary on all sides can be shielded well.

Die Anordnung der in Bezug auf die'Strahldurchtrittsöffnungen diametral gegenüberliegenden Ablenksysteme hat den weiteren Vorteil, daß die Ladungsträgerstrahlerzeuger sich nicht selbst diametral gegenüber liegen müssen und sich infolgedessen auch dicht gegenseitig beschiessen können. Weiterhin erfolgt die Ablenkung der einzelnen Elektronen innerhalb des Ablenksystems in einer Richtung, die der Polarität der das Ablenksystem bildenden Pol schuhe einerseits und der zwischen den Polschuhen herrschenden Feldstärke andererseits entspricht.The arrangement of the diametrical in relation to the beam passage openings opposing deflection systems has the further advantage that the charge carrier beam generator do not have to be diametrically opposed to themselves and, as a result, to each other too can shoot each other closely. Furthermore, the distraction of the individual takes place Electrons within the deflection system in a direction corresponding to the polarity of the the deflection system forming pole shoes on the one hand and between the pole shoes on the other hand, corresponds to the prevailing field strength.

Da in das gleiche Ablenksystem aufgrund der diametralen Anordnung zwei Ladungsträgerstrahlen mit entgegengesetzter Strahlrichtung eintreten, erfolgt die Ablenkung beider Ladungsträgerstrahlen so, daß der gegenläufige Ladungsträgerstrahl nicht zu dem dem gleichen Ablenksystem zugeordneten Ladungsträoerstrahlerzeuger geführt, sondern in die Gegenrichtung abgelenkt wird. Der nicht absorbierte Teil der Strahlenergie wird nach dem Austritt aus dem letzten, diametralen Ablenksystem einer gekühlten Auffängerelektrode zugefUhrt und auf diese Weise unschädlich gemacht, so daß eine Beschädigung der zur Vorrichtung gehörenden Vakuumkammer nicht eintreten kann.Because in the same deflection system due to the diametrical arrangement two charge carrier beams with opposite beam direction enter takes place the deflection of both charge carrier beams so that the opposite charge carrier beam not to the charge carrier jet generator assigned to the same deflection system guided, but is deflected in the opposite direction. The unabsorbed part the beam energy is after exiting the last, diametrical deflection system fed to a cooled collecting electrode and rendered harmless in this way, so that damage to the vacuum chamber belonging to the device does not occur can.

Das mit Wärmeabfuhreinrichtungen ausgestattete Gehäuse kann zumindest im Bereich der Auftreffstelle im wesentlichen zylindrisch ausgebildet werden. Die Angabe, daß die Strahldurchtrittsöffnungen einander diametral gegenüber liegen sollen, besagt nicht zwingend, daß die Strahldurchtrittsöffnungen radial zum Gehäuse verlaufen müssen; sie können das Gehäuse auch unter einem abweichenden Winkel von beispielsweise 45 Grad durchdringen. In jedem Falle aber müssen zwei diametral gegenüber liegende Strahldurchtrittsöffnungen miteinander fluchten. Bei einer Neigung der Strahldurchtrittsöffnungen von z.B. 45 Grad wird man in den Ablenksystemen zweckmäßig auch eine Strahlablenkung von 45 Grad durchführen. Dies ist dann der Fall, wenn die Strahlachsen der Ladungsträgerstrahlerzeuger parallel zur Längsachse des Gehäuses verlaufen. Es ist ganz besonders zweckmäßig, zwischen den Ablenksystemen und der Auftreffstelle je eine elektronenoptische Linse anzuordnen, um den Ladungsträgerstrahl auf einen minimalen Brennfleck auf der zu bestrahlenden Materie fokussieren zu können.The housing equipped with heat dissipation devices can at least are formed essentially cylindrical in the area of the point of impact. the Specification that the beam passage openings should be diametrically opposite one another, does not necessarily mean that the beam passage openings run radially to the housing have to; you can the housing at a different angle for example 45 degrees penetrate. In any case, however, two must be diametrically opposed Opposite beam passage openings are aligned with one another. With a slope The beam passage openings of e.g. 45 degrees are useful in the deflection systems also perform a beam deflection of 45 degrees. This is the case when the beam axes of the charge carrier jet generators parallel to the longitudinal axis of the housing get lost. It is particularly useful between the deflection systems and the To arrange the point of impact each an electron optical lens around the charge carrier beam to be able to focus on a minimal focal point on the matter to be irradiated.

Eine ganz besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist gemäß der weiteren Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse im Bereich der Strahlauftreffstelle im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und mit radialen Strahldurchtrittsöffnungen versehen ist, daß die Strahlachsen der Ladungsträgerstrahlerzeuger parallel zur Achse des Gehäuses ausgerichtet sind, und daß es sich bei den Ablenksystemen um 90 Grad-Ablenksysteme handelt. In einer solchen Vorrichtung durchlaufen die Ladungsträgerstrahlen das Strahlführungssystem Z-förmig, wobei sie zweimal im rechten Winkel abgelenkt werden.A particularly advantageous embodiment of the subject matter of the invention is characterized according to the further invention that the housing in the area the jet impact point is essentially cylindrical and with radial Beam passage openings is provided that the beam axes of the charge carrier beam generator are aligned parallel to the axis of the housing, and that the deflection systems are 90 degree deflection systems. The charge carrier beams pass through such a device the beam guidance system is Z-shaped, being deflected twice at right angles will.

Durch die Beaufschlagung der Materie mit Ladungsträgerstrahlen aus unterschiedlichen Richtungen und durch die extrem hohe Energiedichte wird beispielsweise bei impulsförmiger Beaufschlagung der Materie mit der Strahl leistung eine sehr hohe Temperatur erreicht, so daß die Tendenz'entsteht, daß die Materie verdampft. Durch den extrem kurzzeitigen Beschuß im Bereich von Nan-osekunden entsteht jedoch aufgrund der partiellen Verdampfung,ein Rückstoß von ausreichender Größe, um die auseinander strebende Materie zusammen zu halten. Die Beaufschlagung der Materie mit Energieimpulsen kann auf zweierlei Weise erfolgen, nämlich einmal durch plötzliche Einschaltung der Ablenksysteme und zum andern durch plötzliche Einschaltung des Strahlstroms. Es ist dabei besonders vorteilhaft, die Ladungsträgerstrahlerzeuger mit voller Leistung zu be-treiben und die Strahlen durch Umschalten der Ablenksysteme plötzlich auf die Materie zu richten.By applying charge carrier rays to the matter different directions and due to the extremely high energy density, for example if the matter is subjected to the beam power in a pulsed manner, a very high level reaches high temperature, so that the matter tends to evaporate. However, the extremely brief bombardment in the nanosecond range creates due to partial evaporation, a recoil of sufficient magnitude, around to hold together diverging matter. The application of matter With energy impulses can be done in two ways, namely by sudden Activation of the distraction systems and on the other hand by sudden activation of the Beam current. It is particularly advantageous to use the charge carrier beam generator to operate at full power and the beams by switching the deflection systems suddenly to focus on the matter.

Die Strahl steuerungen der Ladungsträgerstrahlerzeuger sind dabei in der Weise ausgelegt, daß Schaltvorgänge in Mikrosekunden durchgeführt werden können, dies ist beispielsweise mit Strahlstromsteuerungen durch Lichtimpulsfrequenz-Modulationssteuerung möglich. Die Materie kann dabei in kleinen und kleinsten Portionen in die Beschußzone eingeschossen werden. In dem Augenblick, in dem die Materie sich im vorgesehenen Brennpunkt sämtlicher Ladungsträgerstrahlen befindet, wird sie auf die angegebene Weise mit Energie beaufschlagt.The beam controls of the charge carrier jet generators are included designed in such a way that switching operations are carried out in microseconds can, this is for example with beam current controls by light pulse frequency modulation control possible. The matter can get into the firing zone in small and very small portions be shot in. At the moment when the matter is in the intended Focal point of all charge carrier beams is located, it will be on the specified Way energized.

Für den angegebenen Zweck ist der Einsatz von Elektronenstrahlquellen besonders vorteilhaft, die beim heutigen Stand der Technik nicht nur eine hohe Leistungsdichte sondern auch eine hohe Gesamtleistung aufweisen. Elektronenstrahlquellen mit Beschleunigungsspannungen von 100 bis 500 kV und mit Leistungen von mehreren 100 kW sind technisch realisierbar.The use of electron beam sources is for the stated purpose particularly advantageous, with today's state of the art, not only a high power density but also have a high overall performance. Electron beam sources with acceleration voltages from 100 to 500 kV and with powers of several 100 kW are technically feasible.

Um die Energiedichte auf den Auffängerelektroden im zeitlichen Mittel möglichst gering zu halten, wird gemäß der weiteren Erfindung vorgeschlagen, den Auffängerelektroden weitere Ablenksysteme für die periodisch veränderliche Strahlablenkung zuzuordnen. Auf diese Weise kann die Restenergie des Ladungsträgerstrahls auf eine verhältnismäßig große Fläche der Auffängerelektrode verteilt und dort durch Kühlung unschädlich gemacht werden.About the energy density on the collector electrodes over time To keep as low as possible, it is proposed according to the further invention, the Collection electrodes further deflection systems for the periodically changing beam deflection assign. In this way, the residual energy of the charge carrier beam can be reduced to a relatively large area of the collector electrode distributed and there by cooling be rendered harmless.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.An embodiment of the subject matter of the invention is shown below explained in more detail with reference to FIGS. 1 and 2.

Es zeigen: Figur 1 einen Vertikalschnitt durch die Längsachse des Gehäuses der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Figur 2 einen Querschnitt durch den Gegenstand gemäß Figur 1 in Höhe der zu bestrahlenden Materie.They show: FIG. 1 a vertical section through the longitudinal axis of the Housing of the device according to the invention and FIG. 2 shows a cross section through the Item according to Figure 1 in the amount of the matter to be irradiated.

In Figur 1 ist in einer Vakuumkammer 10 ein mit Wärmeabfuhreinrichtungen 11 versehenes, in seinem mittleren Teil im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 12 angeordnet, dessen Achse senkrecht ausgerichtet ist. In einer radialen Mittenebene sind gleichmäßig auf den Umfang verteilt vier Strahldurchtrittsöffnungen 13 angeorndet, von denen in Figur 1 jedoch nur zwei sichtbar sind. Das Gehäuse 12 hat in etwa den Längsschnitt einer Eieruhr, d.h. es ist außerhalb des mittleren Bereichs erweitert. In einer durch die obere Erweiterung gebildeten Kammer 14 befindet sich eine Beschickungseinrichtung 15 für die zu bestrahlende Materie.In Figure 1 is a vacuum chamber 10 with heat dissipation devices 11 provided, in its central part essentially cylindrical housing 12 arranged, the axis of which is oriented perpendicularly. In a radial central plane four beam passage openings 13 are arranged evenly distributed over the circumference, of which, however, only two are visible in FIG. 1. The housing 12 has approximately the Longitudinal section of an egg timer, i.e. it is expanded outside the central area. A loading device is located in a chamber 14 formed by the upper extension 15 for the matter to be irradiated.

In einer durch die untere Erweiterung gebildeten Kammer 16 kann eine weitere Beschickungseinrichtung 17 angeordnet werden. Von beiden Beschickungseinrichtungen 15 und 17 aus wird die zu bestrahlende Materie 18 an eine Stelle innerhalb des Gehäuses 12 gebracht, welche die Auftreffstelle der Ladungsträgerstrahlen ist.In a chamber 16 formed by the lower extension a further charging device 17 can be arranged. From both loading devices 15 and 17, the matter 18 to be irradiated is transferred to a location within the housing 12 brought, which is the point of impact of the charge carrier beams.

Außerhalb des Gehäuses 12 sind in Bezug auf die Strahl durchtrittsöffnungen 13 diametral gegenüberliegend vier Ablenksysteme 19 angeordnet, von denen in der Figur 1 gleichfalls nur zwei sichtbar sind. Die Ablenksysteme bestehen aus je einem Magnetkern 20 mit Joch 21, planparallelen Polschuhen 22 und einer Magnetspule 2& Durch unterschiedliche Erregung der Magnetspule 23 läßt sich der Grad der Ablenkung des Ladungsträgerstrahl beeinflussen. Der Luftspalt zwischen den Polschuhen 22 fluchtet mit den Strahldurchtrittsöffnungen 13.Outside the housing 12 are passage openings with respect to the beam 13 arranged diametrically opposite four deflection systems 19, of which in the Figure 1 also only two are visible. The deflection systems consist of each one Magnetic core 20 with yoke 21, plane-parallel pole pieces 22 and a magnetic coil 2 & The degree of deflection can be varied by energizing the magnetic coil 23 in different ways affect the charge carrier beam. The air gap between the pole pieces 22 is aligned with the beam passage openings 13.

Oberhalb der Pol schuhe 22 eines jeden Ablenksystems 19 befindet sich ein Ladungsträgerstrahlerzeuger 24, der mit einer Stromquelle 25 in Verbindung steht, die ihrerseits durch ein Steuergerät 26 gesteuert wird. Jeder der Ladungsträgerstrahlerzeuger 24 erzeugt einen Ladungsträgerstrahl 27, dessen Richtung anfänglich mit der Strahlachse des Ladungsträgerstrahlerzeugers übereinstimmt. Die Strahlrichtung verläuft anfangs senkrecht bis zum Eintritt zwischen die Pol schuhe der Ablenksysteme 19. Zwischen den Polschuhen wird der Ladungsträgerstrahl um einen Winkel von 90 Grad abgelenkt. Der weitere Verlauf ist durch den Ladungsträgerstrahl 27a charakterisiert. Zwischen den Ablenksystemen 19 und dem Gehäuse 12 befindet sich je eine elektroiiagnetische Linse 28, durch welche der Ladungsträgerstrahl auf die Materie 18 fokussiert wird. Der nicht von der Materie absorbierte Teil des Ladungsträgerstrahls 27a tritt durch die gegenüberliegende Strahldurchtrittsöffnung 13 wieder aus, geht durch die auf seinem Wege liegende elektromagnetische Linse 28 hindurch und in den Luftspalt zwischen den Polschuhen 22 des gegenüberliegenden Ablenksystems 19 ein. Hier wird der Ladungsträgerstrahl erneut um 90 Grad abgelenkt und nach unten gerichtet. Der weitere Verlauf ist als Ladungsträgerstrahl 27b gekennzeichnet. Am Ende eines jeden Ladungsträgerstrahls befindet sich je eine Auffängerelektrode 29, die als flüssigkeitsgekühite Platte ausgebildet ist. Zu den Auffängerelektroden fUhren Zuleitungen 30 und Ableitungen 31 fUr das KUhlmittel. Oberhalb der Auffängerelektroden 29 sind weitere Ablenksysteme 32 angeordnet, durch die der Ladungsträgerstrahl periodisch über die gesamte Fläche der Auffängerelektrode 29 aboelenkt werden kann, so daß seine Energie sich im zeitlichen Mittel über die gesamte Oberfläche der Auffängerelektrode verteilt und infolgedessen deren Wärmebelastung gering hält. Die Ablenksysteme 32 sind mit nicht dargestellten Steuerungseinrichtungen versehen, die für sich genommen jedoch Stand der Technik sind. Die Vakuumkammer 10 ist über einen Anschlußstutzen 33 mit einem nicht dargestellten Vakuumpumpsatz verbunden.Above the pole shoes 22 of each deflection system 19 is located a charge carrier jet generator 24 which is connected to a power source 25, which in turn is controlled by a control unit 26. Each of the charge carrier jet generators 24 generates a charge carrier beam 27, the direction of which initially coincides with the beam axis of the charge carrier jet generator matches. The direction of the beam is initially perpendicular to the entry between the pole shoes of the deflection systems 19. Between The charge carrier beam is deflected by an angle of 90 degrees with the pole pieces. The further course is characterized by the charge carrier beam 27a. Between the deflection systems 19 and the housing 12 are each an electroiiagnetische Lens 28 through which the charge carrier beam is focused on the matter 18. The part of the charge carrier beam 27a not absorbed by the matter passes through the opposite beam passage opening 13 goes out again, goes through the his path lying electromagnetic lens 28 through and into the air gap between the pole pieces 22 of the opposite deflection system 19. Here is the charge carrier beam again deflected by 90 degrees and directed downwards. The further course is as Charge carrier beam 27b marked. At the end of each charge carrier beam there is a collector electrode 29, which is a liquid-cooled plate is trained. Leads 30 and lead to the collector electrodes Derivatives 31 for the coolant. Above the collector electrodes 29 are further deflection systems 32 arranged, through which the charge carrier beam periodically over the entire area the collector electrode 29 can be deflected, so that its energy in the temporal Agent distributed over the entire surface of the collector electrode and consequently whose heat load keeps them low. The deflection systems 32 are not shown Provided control devices, which in themselves, however, are state of the art are. The vacuum chamber 10 is connected via a connecting piece 33 with a not shown Vacuum pump set connected.

In Figur 2 ist zu erkennen, daß die vier Ablenksysteme 19 sowie die vier elektromagnetischen Linsen 28 einander paarweise gegenüberliegen, d.h. eine gedachte Linie durch die paarweise gegenüberliegenden Ablenksysteme verläuft durch die Längsachse des Gehäuses 12 und der Materie 18.In Figure 2 it can be seen that the four deflection systems 19 and the four electromagnetic lenses 28 face each other in pairs, i.e. one imaginary line through the paired opposing deflection systems runs through the longitudinal axis of the housing 12 and the matter 18.

Die Betriebs- und Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß den Figuren 1 ist - beispielhaft - folgende: Die Ladungsträgerstrahlerzeuger 24 sind bei voller Leistung in Betrieb, wobei zunächst die Ablenksysteme 19 abgeschaltet sind. Die Ladungsträgerstrahlen 27 verlaufen infolgedessen unbeeinflußt senkrecht nach unten und setzen sich als Ladungsträgerstrahlen 27b fort. Die Ablenksysteme 32 werden hingegen periodisch beaufschlagt, so daß die Ladungsträgerstrahlen in der weiter oben beschriebenen Weise über die gesamte Oberfläche der Auffängerelektroden 29 geführt werden, so daß die Strahlenergie vernichtet bzw. durch das KUhlmedium abgeführt wird.The operation and mode of action of the device according to the figures 1 is - by way of example - the following: The charge carrier jet generators 24 are at full Power in operation, initially the deflection systems 19 are switched off. the As a result, charge carrier beams 27 run vertically downward, unaffected and continue as charge carrier rays 27b. The deflection systems 32 are on the other hand applied periodically, so that the charge carrier beams continue in the over the entire surface of the collecting electrodes 29 as described above are guided so that the beam energy is destroyed or dissipated by the cooling medium will.

Sobald nunmehr eine Portion der zu bestrahlenden Materie 18 durch die Beschickungseinrichtung 15 oder 17 an die vorbestimmte Stelle gebracht wird, wird das Erreichen der vorbestimmten Stelle durch einen nicht dargestellten Sensor an eine gleichfalls nicht dargestellte Steuereinheit für die Ablenksysteme 19 weitergegeben, wodurch diese Ablenksysteme eingeschaltet werden. Die Ladungsträgerstrahlen werden hierdurch wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt in die Horizontale abgelenkt und treten durch die Strahldurchtrittsöffnungen 13 in das Gehäuse 12 ein und aus diesem wieder aus. Hierbei wird die Materie 18 auf engstem Raum von vier leistungsstarken Ladungsträgerstrahlen 27a getroffen, wodurch sie sich auf die gewünschte hohe Temperatur aufheizt. Der nicht absorbierte Teil des Ladungsträgerstrahls 27a tritt in das jeweils gegenüberliegende Ablenksystem 19 ein und wird in diesem wieder in die senkrechte Richtung abgelenkt, wie dies gleichfalls in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist.As soon as a portion of the matter to be irradiated 18 by the loading device 15 or 17 is brought to the predetermined location, the reaching of the predetermined point by a sensor, not shown passed on to a control unit, also not shown, for the deflection systems 19, thereby turning on these deflection systems. The charge carrier beams are thereby deflected into the horizontal as shown in FIGS. 1 and 2 enter through the beam passage openings 13 in the housing 12 and out of this out again. Here, the matter 18 is powerful in a small space of four Charge carrier beams 27a hit, causing them to reach the desired high temperature heats up. The unabsorbed part of the charge carrier beam 27a enters the respective opposite deflection system 19 and is in this again in the vertical Direction deflected, as is also shown in FIGS.

Die Vernichtung der Restenergie der Ladungsträgerstrahlen 27b erfolgt auf die vorstehend beschriebene Weise.The residual energy of the charge carrier beams 27b is destroyed in the manner described above.

Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß jedes der Ablenksysteme 19 gleichzeitig fUr die Ablenkung von zwei Ladungsträgerstrahlen dient, nämlich gleichzeitig für die Ablenkung des Ladungsträgerstrahls, der aus dem unmittelbar darüber angeordneten Ladungsträgerstrahlerzeuger 24 kommt, und für die Ablenkung des aus der benachbarten Strahldurchtrittsöffnung 13 kommenden Ladungsträgerstrahls. Die Ladunosträgerstrahlen können unter keinen Umständen den Ladungsträgerstrahlerzeuger erreichen. Dennoch wird auf einfache Weise erreicht, daß zwei Strahlenpaare jeweils gegenläufig sind.From Figure 1 it can be seen that each of the deflection systems 19 simultaneously serves for the deflection of two charge carrier beams, namely simultaneously for the deflection of the charge carrier beam from the one directly above it Charge beam generator 24 comes in, and for the deflection of the one from the neighboring one Beam passage opening 13 coming charge carrier beam. The load carrier beams cannot reach the charge carrier jet generator under any circumstances. Yet it is achieved in a simple manner that two pairs of beams are in opposite directions.

Die Vakuumkammer 10 wird üblicherweise unter einem Vakuum von 10 4 ibar oder besser gehalten. Im Innern des Gehäuses 12 herrscht vorzugsweise gleichfalls Vakuum, jedoch ist es auch möglich, das Innere des Gehäuses 12 unter einem anderen, beispielsweise unter Atmosphärendruck zu halten. Tn diesem Fall werden die Strahldurchtrittsöffnungen 13 sehr eng und als Druckstufenstrecken ausgeführt, so daß der Gasdurchsatz durch die Strahldurchtrittsöffnungen 13 auf ein Minimum reduziert wird.The vacuum chamber 10 is usually under a vacuum of 10 4 ibar or better kept. The interior of the housing 12 also preferably prevails Vacuum, however, it is too possible, the inside of the housing 12 under another, for example under atmospheric pressure. Tn this In the case of the jet passage openings 13 are very narrow and as pressure level sections executed so that the gas throughput through the beam passage openings 13 on is reduced to a minimum.

Claims

A n 5 p r u c h e: 1 method for bombarding matter with focused Charge carrier beams from different directions generating a high Energy density at the point of impact, especially for carrying out the nuclear fusion of tritium, characterized in that the charge carrier beams are initially moves past the matter and suddenly opens after the matter has been positioned deflects the matter, with at least two charge carrier beams on im essentially the same beam path can be guided in the opposite direction.

2. Process for bombarding matter with focused charge carrier beams from different directions while generating a high energy density at the Point of impact, in particular for carrying out the nuclear fusion of tritium, thereby This indicates that the load carrier beams are directed towards the bombardment of the matter provided beam paths initially with a significantly smaller than the required one Beam power operates, with at least two charge carrier beams on each are guided essentially the same beam path in the opposite direction, and that the beam power for the treatment process is increased in a pulsed manner.

3. Apparatus for performing the method according to claim 1 or 2, characterized by a with diametrical beam passage openings (13) and Heat dissipation devices (11) provided housing (12), which the point of impact surrounds, by outside of the housing with respect to the beam passage openings diametrically opposed deflection systems (19) by means of charge carrier jet generators (24) that aimed at the deflection systems, and cooled by Catcher electrodes (29) for the unabsorbed part of the beam energy, wherein the collecting electrodes are assigned to the deflection systems (19).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the housing (12) is essentially cylindrical in the area of the jet impact point and is provided with radial beam passage openings (13) that the beam axes the charge carrier jet generator (24) aligned parallel to the axis of the housing are, and that the deflection systems (19) are 90 ° deflection systems.

5. Apparatus according to claim 3, characterized in that the collector electrodes (29) further deflection systems (32) for the periodically variable beam deflection assigned.

6. Apparatus according to claim 3, characterized in that the housing (12) with a charging device (15, 17) for the material to be irradiated (18) is provided.