-
-
Die Erfindung betrifft einen Eernfusionsreaktor, bei dem aus der Fusion
von Schwerem Wasserstoff- Energie gewonnen wird, indem das für die Fusion notwendige
heiße Plasma dadurch die Zentrifugalkraft von den Wänden der Brendkammer ferngehalten
wird.
-
Bei Fusionereaktoren vorwiegend zur Gewinnung von Energie aus der
Vereinigung schwerer Wasserstoffkerne stünde eine unerschöpfliche Energiequelle
zur Verfügung, wenn es möglich wäre, die technischen Probleme zu lösen.
-
Man weiß, daß es zur Erzielung einer Kernfasion nötig ist, ein heißes
Plasma von der Temperatur von 100 Millionen Grad einige Sekunden unter einem Druck
zu halten, der etwa 3000 atm.
-
entspricht. Da es kein Material gibt, das dieser Temperatur widerstehen
kann, hat man das Wasserstoffplasma bisher immer in einem Magnetfeld eingeschlossen,
welches das Plasma von den Brennkammerevänden fernhalten 8011. Ein veränderliches
Magnetfeld induziert in das Plasma einen Strom, der wiederum um sich herum ein Magnetfeld
aufbaut. Dieses Magnetfeld komprimiert das Plasma adiabatisch, wodurch sich das
Plasma aufheizt. Die erforderliche Sitze von 100 Millionen Grad ist nur durch adiabatische
Kompression des Plasmas zu erreichen.
-
Da die elektrische Leitfähigkeit des Plasmas ab 100 000 Grad stark
ansteigt, ist die Möglichkeit einer Temperatursteigerung durch Joulesche Wärme praktisch
bedeutungslos. Soll das Plasma bei der erforderlichen Temperatur in einem magnetischen
Zylinder von 10 cm Radius gehalten werden, so benötigt man
hierfi
essX ee hierzu Stromstärken von 24 Millionen Ampere.
-
Finzu kommt, daß Stromstärken dieser Größenordnung auf engem Ranm
nur durch Supraleitung zu erreichen sind. Auf der einen Seite muß man ein Plasma
von 100 Millionen Grad einige Sekunden lang erhalten und dicht daneben sind für
die Supraleitung außerordentlich niedrige Temperaturen erforderlich. Der derzeitige
Stand der Technik macht daher eine Kernfusion nach dem obigen Verfahren wegen der
erheblichen Schwierigkeiten unmöglich.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vordem beschriebenen
Schwierigkeiten zu umgehen und dadurch eine Kernfusion unter Bedingungen zu erreichen,
die mit gegenwärtigen technischen Mitteln zu erreichen sind.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß ein Gas aus
schwerem Wasserstoff in einem Hohlzylinder, der auf beiden Seiten durch Scheiben
verschlossen ist, um die Längsachse des Zylinders zur Rotation gebracht wird. Erzeugt
man in diesem schnell rotierenden Zylinder ein heißes Plasma, so konzentriert sich
dieses in der Mitte desselben in Richtung der Rotationsachse, da das Spezifische
Gewicht des Plasmas aufgrund seiner höheren Temperatur geringer ist als das Spezifische
Gewicht des kälteren Wasserstoffgases. Der Bohlzylinder hat hierbei die Aufgabe
einer Zentrifuge, in der Stoffe verschiedenen Spezifischen Gewichtes getrennt werden,
wobei die schweren Bestandteilewim Inneren der Zentrifuge nach außen gedrückt werden.
Das heiße Plasma im ientrum des rotierenden Zylinders wird durch das kältere Wasserstoffgas
von den Zylinderwandungen ferngehalten. Rotiert der Zylinder
schnell
genug, so kann jetzt kein heißes Plasma von innen nach außen dringen. Aufgrund des
geringenpezifischen Gewichtes des im Zentrum des rotierenden Zylinders eingeschlossenen
Plasmas wird eine Wärmeübertragung an die Zylinderwände durch Konvektion unmöglich.
Da Gase auch schlechte Wärmeleiter sind, ist eine Wärmetibertragung durch Wärmeleitung
auch zu vernachlässigen, wenn das kältere Wasserstoffgas im Zylinder rechtzeitig
erneuerst wird. Der Austausch des kälteren Wasserstoffgases an den Zylinderwänden
ist auch schon deshalb wUnschenswert, weil die durch Kernfusion gewonnene Wärme
verwertet werden soll. Um den zur Einleitung der Kernfusion notwendigen Druck von
3000 atm. zu erzielen, befindet sich der Zylinder in einem Druckbehälter. Der Fusionsprozess
wird eingeleitet, indem man das Plasma, welches sich zunächst unter geringem Druck
im rotierenden Zylinder befindet, adiabatisch komprimiert. Dieses geschieht, indem
man schweres Wasserstoffgas schlagartig in den Druckbehälter einströmen läßt. Dieses
geschieht durch einen weiteren Druckbehälter, in welchem Wasserstoffgas unter mehr
als 3000 atm...gespeichert wird. Durch die adiabatische Kompression wird das Plasma
von 100 000 Grad auf 100 Millionen Grad erhitzt, was bei 3000 atm den Fusionsprozess
einleitet. Das Ventil zwischen den beiden Druckbehältern kann geschlossen werden.
Da der Druck im System bestehen bleibt, bleibt auch der Fusionsprozess erhalten.
-
Eine Turbopumpe, welche sich in dem unter Druck befindlichen Kühlkreislauf
des Druckbehälters mit dem rotierenden Zylinder befindet, sorgt für kontinuierlichen
Tarmeaclstallsch. Der Antrieb des rotierenden Zylinders wird durch die im Kthlkreislauf
befindliche Turbopumpe erzeugt. Die Turbopumpe preßt das abgekWhlte Wasserstoffgas
beim Wiedereintritt in die Druckkammer
tangential äuf Schaufeln
des rötiere'nden Zylinders.
-
Durch die runde Anordnung der Brennkammer wird erreicht, daß auch
außerhalb des rotierenden Zylinders in der Druckkammer starke Zentrifugalkräfte
wirken, die wärme Wasserstoffgasmengen immer wieder in das Zentrum der Druckkammer
in die Nähe zdes Plasmas drücken. Um zu vermeiden, daß das heiße Plasma an den Enden
entweicht, wird dort auch Wasserstoffgas in den rotierenden Hohlzylinder geleitet
Dieses geschieht durch Öffnungen, die das in den Hohlzylinder eindringende Wasserstoffgas
S0 leiten, daß dieses die Enden des Plasmas von den Konstruktionsteilen fcrtdritckt.
Das Gas kann dann durch Öffnungen in der Wandung des rotierenden Zylinders wieder
entweichen. Auf diese Weise erfolgt im Zylinder ein ständiger Austausch von kühlendem
Wasserstoffgas.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Pig. 1 einen Querschnitt des
Fusionsreaktors, Fig. 2 einen Längsschnitt des Fusionsreaktors, Nr. 1 in Fig. ist
das eingeschlossene Plasma, welches vom kühleren und daher schwereren Wasserstoffgas
umgeben ist.
-
Der rotierende Zylinder Nr. 2 wird durch die Schaufeln Nr. 3 angetrieben,indem
die Turbopumpe Nr. 4 das im Kühlkreislauf Nr. 5 abgekühlte Wasserstoffgas tangential
in die Druckkammer Nr. 6 leitet. Die hierdurch bereits in der Druckkammer Nr. 6
starken Zentrifugalkräfte drücken alle heißen und daher leichteren Gasmengen in
das Zentrum des rotierenden Zylinders Nr. 2.
-
Der Fusionsprozess wird eingeleitet, indem durch das Öffnen des Ventiles
Nr. 7 hoch komprimiertes Wasserstoffgas von über 3000 atm aus dem Druckbehälter
Nr. 8 in die Druckkammer Er. 6
strömt. Das Plasma Nr. 1 wird jetzt
von 100 000 Grad auf 100 Millionen Grad erhitzt indem man es auf 3000 atm komprimiert.
Hierdurch wird der Pusionsprozess ausgelöst. Die entstehende Wärme wird durch die
Turbopumpe über den Wasserstoffkühlkreislauf Nr. 5 an den Wärmetauscher Nr. 9 abgegeben.
-
tber den sekundären Kreislauf Nr. 10 ist die Wärme dann technich verwertbar.
-
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Fusionsreaktor.
-
Um das heiße Plasma von den Wänden des rotierenden Zylinders an den
beiden Enden des Plasmastreifens fernzuhalten, wird durch die Turbopumpe Nr. 4 Wasserstoffgas
durch die Öffnungen Nr. 11 in den Zylinder gedrückt. Das Wasserstoffgas kann durch
die Öffnungen Nr. 12 wieder in den Kühikreislauf Nr. 5 entweichen. Gelagert wird
der Zylinder in den Lagern Nr. 13.
-
Die Zuleitung von kühlendem Wasserstoff in den rotierenden Zylinder
mr. 2 erfolgt durch Rohrstutzen Nr. 14, die Wasserstoff in die als Rohrstutzen ausgebildete
Achae Nr. 15 leiten.
Leerseite