DE3113950A1 - Method for generating energy by nuclear fusion - Google Patents
Method for generating energy by nuclear fusionInfo
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Abstract
Description
BeschreibunqDescription
Zur Erzeugung von Energie durch Kernfusion ist es erforderlich, Ionen geeigneter leichter Elemente, vorzugsweise von Wasserstoffisotopen so zu beschleunigen, dass die elektrostatischen Abstossungskräfte überwunden werden und es bei Kollisionen zu einer Fusion der beteiligten Kerne unter Freisetzung einer beträchtlichen Energiemenge kommt.To generate energy through nuclear fusion, it is necessary to have ions to accelerate suitable lighter elements, preferably of hydrogen isotopes, so that that the electrostatic repulsive forces are overcome and that in the event of collisions to a fusion of the nuclei involved, releasing a considerable amount of energy comes.
Am geringsten ist die zur Fusion notwendige Beschleunigung bei den Reaktionspartnern Deuterium und Tritium (1 H + hier genügt bereits eine Beschleunigung von ca. 10 KeV Diese Reaktion hat allerdings den Nachteil, dass nur 20% direkt als Wärme entstehen, wSihrencl 808 durch die Neutronen abgeführt werden. Diese Energie kann erst in Folegereaktionen mit 7 6 7/3 Lt und und 6/3 Li nutzbar gemacht werden. Ele + l H t He + 1 H + schnell langsam langsam Wegen der vergleichsweise geringen erforderlichen Beschleunigungsenergie von nur ca. 10 KeV und dem grossen erreichbaren Energiegewinn (17,6 meV) konzentrieren sich alle Versuche einer nutzbaren kontrollierten Kernfusion auf diese Reaktion, die ja auch in den thermonuklearen Sprengkörpern bereits praktisch verwirklicht wurde.The acceleration required for fusion is lowest with the reactants deuterium and tritium (1 H + here an acceleration of approx. 10 KeV is sufficient However, this reaction has the disadvantage that only 20% is generated directly as heat, which is removed by the neutrons. This energy can only be used in subsequent reactions with 7 6 7/3 Lt and 6/3 Li. Ele + 1 H t He + 1 H + fast slow slow Because of the comparatively low required acceleration energy of only approx. 10 KeV and the large energy gain (17.6 meV) that can be achieved, all attempts at usable controlled nuclear fusion concentrate on this reaction, which has already been practically implemented in thermonuclear explosive devices.
Alle derzeitigen Versuche die erforderliche Beschleunigung 2 Reaktion H und der Reaktionspartner 1 H und l H auf 10 keV zu erreichen sind darauf gerichtet, durch erhitzen auf ca. 100 000 000 K die Fusionsrcaktion zu zünden und sie bei dieser Temperatur zu unterhalten.All current attempts have the required acceleration 2 response H and the reaction partner 1 H and l H to reach 10 keV are aimed at to ignite the fusion reaction by heating it to approx. 100,000,000 K and at this point Entertain temperature.
Die beiden wichtigsten Wege zur Erreichung dieses Zieles sind magnetische Komprcssion und Tlnplosion durch konzentrierte Laserstrahlung. Keines dieser Verfahren mit ihren vielfachen Varianten hat bisher zum Erfolg geführt. Auch die erforderliche Technologie zur dauerhaften Beherrschung so hoher Temperaturen ist noch nicht erarbeitet.The two main ways of achieving this goal are magnetic Compression and explosion through concentrated laser radiation. Neither of these procedures with its multiple variants has so far led to success. Also the required Technology for the permanent control of such high temperatures has not yet been developed.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Fusionsreaktion, die bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen arbeitet, um so mit Mitteln des Standes der Technik einen Fusionsreaktor zu erstellen.The aim of the present invention is a fusion reaction that occurs in comparatively low temperatures works, the more so with means of the state of the art Technique to create a fusion reactor.
Dieses Verfahren zur Erzeugung von Energie durch Kernverschmelzung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Verschmelzung geeignete leichte Elemente, vorzugsweise Deuterium und Tritium in bekannter Weise getrennt ionisiert werden, diese Ionen durch elektrische bzw. magnetische Felder in bekannter Weise auf 5 bis 100 keV beschleunigt und zu möglichst dünnen Strahlen gebündelt werden. Die gebündelten, beschleunigten Ionen werden von beiden Enden in ein Reaktionsrohr aus gut wärmeleitenden, mit Neutronen wenig reagierenden Material geleitet so dass im Inneren des Rohres beide Ionenarten aufeinander treffen und es zu einer genügend grossen Anzahl von Kollisionen mit Kernreaktionen nach D + T = He + n kommt.This process of generating energy through fusion is characterized in that lightweight elements suitable for fusing, preferably Deuterium and tritium are ionized separately in a known manner, these ions accelerated by electric or magnetic fields in a known manner to 5 to 100 keV and bundled into rays that are as thin as possible. The bundled, accelerated Ions are made from both ends in a reaction tube that conducts heat well, with neutrons Little reactive material passed so that both types of ions inside the tube meet and there is a sufficiently large number of collisions with Nuclear reactions after D + T = He + n comes.
Cm ss bevorzugten Ausfül3 uii.'formen hat das Reaktionsrohr seitlich von den Eintrittsfenstern für die Ionenbündel Absaugstutzen zur Evakuierung, in die Glühkathoden hineinragen, sind ein oder mehrere Reaktionsrohre in an sich bekannter Weise in einem Druckbehälter so untergebracht, dass durch strömendes Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, die durch die Kernreaktionen gebildete Wärme schnell abgeführt wird und in bekannter Weise zur Erzeugung nutzbarer Energie verwendet werden kann, wird im Abstand von einigen cm und durch das Kühlmedium von diesem getrennt, um jedes Reaktions rohr ein dopplwandiges Mantelrohr angeordnet, das aus gut wärmeleitendem und mit Neutronen wenig reagierendem Material besteht und mit, auf einer gut gasdurchlässigen Matrix fein verteilten 6Li und 7Li, bzw. deren Verbindungen gefüllt ist, durchfliesst ein langsamer Strom eines geeigneten Trägergases, vorzugsweise He, die Mantelrohre um die durch die 7. n+ 7Li 4He 4 T + n bzw. 6. 4 Reaktionen n+ Li = He + T + n bzw. n+ Li = He + T gebildeten Gase abzuführen und einer Trennung und Aufbereitung zuzuführen.In the preferred embodiment, the reaction tube has the side from the entry windows for the ion bundle suction nozzle for evacuation, in the hot cathodes protrude, one or more reaction tubes are known per se Way housed in a pressure vessel in such a way that flowing cooling medium, preferably water, which dissipates the heat generated by the nuclear reactions quickly and can be used in a known manner to generate usable energy, is separated from it at a distance of a few cm and by the cooling medium each reaction tube arranged a double-walled jacket tube, which is made of good thermal conductivity and with neutrons little reactive material consists and with, on a well gas-permeable Matrix finely distributed 6Li and 7Li, or their connections is filled, flows through a slow flow of a suitable carrier gas, preferably He, the jacket tubes by the 7th n + 7Li 4He 4 T + n or 6.4 reactions n + Li = He + T + n or Remove n + Li = He + T formed gases and send them to separation and processing.
Selbstverständlich können auch andere zur Kernfusion geeignete D und/oder T verwendet werden.Of course, other D and / or Ds suitable for nuclear fusion can also be used T can be used.
Das Prinzip des beanspruchten Verfahrens ist wie folgt zu beschreiben: Die beiden Reaktionspartner, vorzugsweise Deuterium und Tritium werden in bekannter Weise, z. B. durch Induktionsheizung ionisiert. Durch Passieren eines Spannungsfeldes werden diese Ionen auf 5 - 10 keV beschleunigt und durch Magnetfelder zu weitgehend parallelen Ionen strahlen von beispielsweise unter 1 mm gebündelt. Die gebündelten Ionenstrahlen werden von beiden Seiten in ein Rohr aus einem gut wärmeleitenden, wenig Neutronen absorbierenden Material, vorzugsweise Zirkalloy oder Beryllium so geleitet, dass sie in diesem Reaktionsrohr genau in der Mitte aufeinander treffen. Die Menge der beschleunigten Ionen ist dabei so einzustellen, dass die bei deren Fusion frei werdende Wärme laufend durch die Rohrwandungen abgeführt werden kann.The principle of the claimed method can be described as follows: The two reactants, preferably deuterium and tritium, are known Way, e.g. B. ionized by induction heating. By passing through a field of tension these ions are accelerated to 5 - 10 keV and too largely by magnetic fields parallel ions radiate from for example bundled under 1 mm. The bundled ion beams are drawn from both sides into a tube from a well thermally conductive, low neutron absorbing material, preferably zircalloy or beryllium so that it is exactly in the middle of this reaction tube meet each other. The amount of accelerated ions is to be set so that that the heat released during their fusion is continuously dissipated through the pipe walls can be.
Das Reaktionsrohr ist im Zentrum eines doppelwandigen Rohres aus ähnlichem Material (vorzugsweise Zirkalloy oder Beryllium) untergebracht, so dass zwischen Reaktionsrohrwand und der inneren Wand des Mantelrohres ein allseitiger Abstand von mindestens 5 cm besteht. Der Zwischenraum zwischen beiden Wandungen des Mantelrohres ist locker mit Li - Metall oder geeigneten Li- Verbindungen, vorzugsweise LiD angefüllt. Er wird von einem Inertgas, vorzugsweise He durchströmt um die, durch die Reaktion der Neutronen mit dem Li gebildeten Gase, insbesondere das 3 erbrütete 1 H2 abzuführen.The reaction tube is in the center of a double-walled tube of the like Material (preferably zircalloy or beryllium) housed so that between Reaction tube wall and the inner wall of the jacket tube a distance on all sides of at least 5 cm. The space between the two walls of the jacket pipe is loosely filled with Li metal or suitable Li compounds, preferably LiD. An inert gas, preferably He, flows through it through the reaction of the neutrons formed with the Li, in particular the 3 produced 1 H2 to dissipate.
Ein oder mehrere Reaktionsrohre mit Mantelrohren werden so in einen aus der Kernspaltungstechnologie bekannten, abgeschirmten Wasserbehälter untergebracht, dass das Wasser frei zwischen Reaktionsrohr und Mantelrohr fliessen kann. Um Neutronen, die bisher der Reaktion mit Li entgangen sind noch nutzbar zu machen, wird die Innenwand des Wasserbehälters ebenfalls aus einer, eine Li -Verbindung enthaltenden Doppelwand gebildet, die ebenfalls von einem Inertgas durchströmt wird.One or more reaction tubes with jacket tubes are so in one housed shielded water tanks known from nuclear fission technology, that the water can flow freely between the reaction tube and the jacket tube. To neutrons, the inner wall that has escaped the reaction with Li can still be used of the water tank also consists of a double wall containing a Li compound formed, which is also flowed through by an inert gas.
Das oder die Reaktionsrohre sind vakuumdicht auf beiden Seiten über Keramikrohre, die mit den Spulen, Magneten und Elektroden zur Beschleunigung und Bündelung der Ionen bestückt sind, mit der jeweiligen Ionenquelle verbunden.The reaction tube or tubes are vacuum-tight on both sides Ceramic tubes with the coils, magnets and electrodes for acceleration and Bundling of the ions are equipped, connected to the respective ion source.
In unmittelbarer Nähe der Verbindung mit den Keramikrohren befinden sich Absaugstutzen, die jeweils eine Glühkathode enthalten um Ionen, die nicht reagiert haben wieder in die atomare, bzw. molekulare Form zu überführen.Located in the immediate vicinity of the connection with the ceramic pipes suction nozzles, each containing a hot cathode, around ions that do not react have to be converted back into the atomic or molecular form.
Die Absaugstutzen sind mit Rohrleitungen verbunden, die über einen vorzugsweise kryogenen Gasabsorber mit einer Vakuumpumpe verbunden sind, die in dem gesamten System das erforderliche Vakuum erzeugt und aufrecht erhält. Die absorbierten Gase werden getrennt und Deuterium und Tritium über einen Vorratsbehälter wieder dem Reaktionskreislauf zugeführt. Entsprechend werden auch die Gase aus den Li enthaltenden doppelwandigen Rohren aufgearbeitet.The suction nozzles are connected to pipelines that have a preferably cryogenic gas absorbers are connected to a vacuum pump, which in creates and maintains the required vacuum throughout the system. The absorbed Gases are separated and deuterium and tritium are recovered via a storage container fed to the reaction cycle. The gases from those containing Li are also corresponding double-walled pipes refurbished.
Die bei den verschiedenen Reaktionen entstehende beachtliche Wärme wird zum Aufheizen des Kühlwassers verwendet und in bekannter Weise zum Betrieb von Turbinen zur Erzeugnung von Elektroenergie benützt.The considerable heat generated in the various reactions is used to heat the cooling water and in a known manner for operation used by turbines to generate electrical energy.
Da die Strahlungsbelastung eines auf dieser Basis arbeitenden Kraftwerkes wesentlich geringer ist als diejenige eines vergleichsweisen Fissionskraftwerkes, können derartige Anlagen in der unmittelbaren Umgebung von Städten gebaut werden, so dass die Abwärme leicht als Fernheizung benützt werden kann.Since the radiation exposure of a power plant working on this basis is significantly lower than that of a comparable Fission power plant, can such systems be built in the immediate vicinity of cities, so that the waste heat can easily be used as district heating.
Ein weiterer Vorteil des beanspruchten Verfahrens ist die schnelle Aufheiz- und Abkühlzeit, so dass Kraftwerke auf dieser Basis gut zur Erzeugung von Spitzenlasten verwendet werden können.Another advantage of the claimed method is that it is quick Heat-up and cool-down time, so that power plants on this basis are good for generating Peak loads can be used.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813113950 DE3113950A1 (en) | 1981-04-07 | 1981-04-07 | Method for generating energy by nuclear fusion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813113950 DE3113950A1 (en) | 1981-04-07 | 1981-04-07 | Method for generating energy by nuclear fusion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3113950A1 true DE3113950A1 (en) | 1982-10-21 |
Family
ID=6129541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813113950 Withdrawn DE3113950A1 (en) | 1981-04-07 | 1981-04-07 | Method for generating energy by nuclear fusion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3113950A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997005627A1 (en) * | 1995-07-27 | 1997-02-13 | Vasseur Andre | Controlled hydrogen fusion device |
DE19910146B4 (en) * | 1998-03-31 | 2006-08-10 | Bakal, Semen, Dr. | Apparatus for generating collisions of opposing ion bundles |
-
1981
- 1981-04-07 DE DE19813113950 patent/DE3113950A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997005627A1 (en) * | 1995-07-27 | 1997-02-13 | Vasseur Andre | Controlled hydrogen fusion device |
DE19910146B4 (en) * | 1998-03-31 | 2006-08-10 | Bakal, Semen, Dr. | Apparatus for generating collisions of opposing ion bundles |
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |