DE3144367A1 - Fusionsreaktor - Google Patents

Fusionsreaktor

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DE3144367A1
DE3144367A1 DE19813144367 DE3144367A DE3144367A1 DE 3144367 A1 DE3144367 A1 DE 3144367A1 DE 19813144367 DE19813144367 DE 19813144367 DE 3144367 A DE3144367 A DE 3144367A DE 3144367 A1 DE3144367 A1 DE 3144367A1
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DE
Germany
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plasma
hydrogen gas
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pressure chamber
fusion
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DE19813144367
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English (en)
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Werner 2800 Bremen Knorre
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21BFUSION REACTORS
    • G21B1/00Thermonuclear fusion reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

Description

  • - usionsreaktor
  • 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

Claims (6)

  1. Patentansprüche 1.) Fusionsreaktor, gekennzeichnet durch einen rotierenden Hohlzylinder, welcher infolge der Zentrifugalkraft ein heißes Plasma im Zentrum seiner Rotationsachse erhält.
  2. 2.) Pusionsreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Turbopumpe Wasserstoffgas tangential in eine Druckkammer geleitet wird, um in dieser Druckkammer Fliehkräfte zu erzeugen, die kaltes und daher schweres Wasserstoffgas in die Nähe der Druckkammerwände drücken.
  3. 3.) Fusionsreaktor nach Anspruch 1, daiaPeh gekennzeichnet durch Schaufeln, auf die tangential ein Gasstrom geleitet wird, der hierdurch einen Hohlzylinder zur Rotation bringt.
  4. 4.) Fusionereaktor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kühlkreislauf von schwerem Wasserstoffgas, welches das Plasma einschließt, von den Konstruktionsteilen fernhält und den Wärmetransport zur technischen Verwertung der Fusionsenergie übernimmt.
  5. 5.) Fusionsreaktor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Druckbehälter, der mit hochkomprimiertem schwerem Wasserstoffgas gefüllt ist, welches zur Erzeugung einer adiabatischen Kompression des Plasmas in die Druckkammer mit dem Plasma geleitet wird.
  6. 6.) Pusionsreaktor nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch offnungen, die schweres Wasserstoffgas in den rotierenden Hohlzylinder leiten, um die Enden des heißen Plasmas von den Zylinderwandungen fernzuhalten.
DE19813144367 1981-11-07 1981-11-07 Fusionsreaktor Withdrawn DE3144367A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1019002A3 (nl) * 2009-11-17 2011-12-06 Lardenoit Tim Nucleaire fusiereactor.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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BE1019002A3 (nl) * 2009-11-17 2011-12-06 Lardenoit Tim Nucleaire fusiereactor.

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