DE3628919A1 - Vorrichtung zur erzeugung von elektrizitaet und kurzwelliger strahlung - Google Patents
Vorrichtung zur erzeugung von elektrizitaet und kurzwelliger strahlungInfo
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- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Neutronenreaktionen
mit Elementen, die ein niedriges Atomgewicht
aufweisen, um elektrische Spannungen und/oder
elektromagnetische Strahlung kurzer Wellenlängen zu erzeugen.
US-PS 24 40 167 beschreibt eine Differentialionenkammer
zur gesonderten Messung des Flusses langsamer Neutronen
und schneller Neutronen sowie Gamma-Strahlen. Die Vorrichtung
verwendet drei konzentrisch hohle zylindrische
Elektroden C 1, C 2 und C 3, wobei dazwischen eine innere
Unterkammer C 1-C 2 und eine äußere Unterkammer C 2-C 3 gebildet
wird, wobei jede ein Volumen von annähernd 800 cm3
besitzt. C 2 dient als ein geladener Teilchenkollektor
(erste Anode) und die Innenoberfläche von C 3 und die Außenoberfläche
von C 2 sind jeweils mit B oder Li überzogen, um
bei Bombardierung mit langsamen Neutronen α-Teilchen zu
ermittieren. Eine positive statische Spannung V(C 1-C 3) =
360-1195 Volt wird an die Elektroden C 1 und C 3 angelegt
und die Elektrode C 2 ist elektrisch mit dem Vorrichtungsgehäuse
verbunden, wobei V(C 1-C 2) ≅ 360 Volt. Jede Unterkammer
ist mit einem inerten Gas, wie beispielsweise He
oder Ar gefüllt, und zwar mit gleichen Drücken p ≅ 1 Atm. Ein
im Unterkammergas laufendes Neutron oder Gamma-Teilchen kann
zusätzlich geladene Teilchen, wie beispielsweise He+1,2,
e- und negative Ionen erzeugen. In der Unterkammer
C 1-C 2 (C 2-C 3) auf diese Weise erzeugte Elektronen und
negative Ionen wandern zu C 1 (C 2), und zwar infolge der
auferlegten Potentialdifferenzen und die positiven Ionen
bewegen sich in entgegengesetzter Richtung. Die bei C 2 angesammelte elektrische Nettoladung infolge der schnellen
Neutronen oder Gamma-Strahlenreaktionen in den zwei Unterkammern
ist Null. Die auf die überzogenen Wände der Unterkammer
C 2-C 3 auftreffenden langsamen Neutronen werden aber
eine negative Überschußladung an C 2 erzeugen und gestatten
die Messung des langsamen Neutronenflusses gesondert
von dem Fluß aus schnellen Strahlungsteilchen. Es fließt
somit ein Nettostrom von C 2 nach C 3. Die Vorrichtung verwendet
drei Elektroden und extern aufgeprägte elektrische
Potentiale zwischen den Elektroden, um den Fluß aus geladenen
Teilchen zu fördern. Die einzig ausgenutzte Kernreaktion
ist offenbar n + Li → He++ (andere geladene
Teilchen) und keine Exzimerreaktionen werden ausgenutzt.
US-PS 24 93 935 beschreibt einen Hochenergieneutronendetektor.
Eine Folge dünner, ebener (planarer), paralleler
kreisförmiger Scheiben aus Al sind elektrisch voneinander
isoliert und mit Abstand voneinander angeordnet,
wobei jede Scheibe mit einer dünnen Bi-Schicht (Oberflächendichte
≅ 1 mgm/cm2) überzogen ist, und zwar angeordnet
in einer geschlossenen, hohlen Kammer, die Ar-Gas
mit einem Druck von p 1 Atmosphäre plus 3% CO2-Gas enthält.
Die Scheiben-Nr. 1, 3, 5, 7, . . . sind sodann elektrisch
miteinander verbunden und die Scheiben Nr. 2, 4, 6,
8, . . . sind elektrisch miteinander verbunden; diese beiden
Untersätze von Scheiben sind aber elektrisch voneinander
isoliert. Eine elektrische Spannung V = 400 bis 800 Volt
wird extern auf einen Untersatz dieser Scheiben bezüglich
des anderen Untersatzes aufgeprägt. Die Kammer ist offenbar
mit einem "Fenster" ausgestattet, und zwar für den
Eintritt der Neutronen in einer Richtung grob gesagt senkrecht
zu den Scheibenebenen. Die Kollisionen von schnellen
Neutronen der Energie E ≦λτ40 MeV mit den in Bi-Atomen in den
Scheibenüberzügen bewirkt die Spaltung oder Fission von Bi und
die eine hohe kinetische Energie aufweisenden Spaltungs-
oder Fissionsfragmente rufen die Mehrfachionisation der
Ar-Gasteilchen hervor. Die positiv geladenen Ar-Ionen bewegen
sich zu den Scheiben hohen elektrischen Potentials
und die negativ geladenen Elektronen bewegen sich zu den
abwechselnden Scheiben mit niedrigem elektrischen Potential,
auf welche Weise ein elektrischer Strom zwischen abwechselnden
Platten erzeugt wird, der gemessen werden kann und
der mit dem Fluß aus schnellen Neutronen einfallend auf
die Vorrichtung in Beziehung gesetzt werden kann. Der
Bi-Überzug kann durch einen Überzug aus Au oder Th oder
ein anderes geeignetes Element ersetzt werden, und zwar
mit unterschiedlichen Fussionsenergieschwellen. Die
beiden oben genannten US-Patente verwenden Überzüge aus
spaltbarem Material, wobei das eigentliche Scheibenmaterial
derart gewählt ist, daß es einen niedrigen Einfang- oder
Reaktionsquerschnitt für schnelle Neutronen besitzt, und
wobei ferner ein elektrisches Potential extern auf die
Targetscheiben aufgeprägt wird.
US-PS 25 95 622 beschreibt einen Spaltungs- oder Fissionsindikator
unter Verwendung von drei dünnen, parallel-ebenen
Elektroden, wobei die Mittelelektrode geerdet ist
und die zwei äußeren Elektroden ein elektrisches Potential
aufgeprägt besitzen, welches gleiche Größe, aber entgegengesetzte
Vorzeichen besitzt. Die drei Elektroden
sind in einen geschlossenen hohlen Behälter positioniert,
der mit einem Edelgas auf einem Druck von p 1 Atmosphäre
gefüllt ist. Das Elektrodenmaterial ist ein Metall mit
niedrigem Atomgewicht, wenn Teilchen niedriger Energie
überwacht werden sollen und es handelt sich um ein Metall
mit mittlerem oder höherem Atomgewicht, wenn Teilchen
mit hoher Energie überwacht werden sollen. Der
Spaltfragmentteilchenstrahl tritt in das Behälterinnere
durch ein dünnes Fenster in einer Behälterwand ein und
bewirkt die Ionisation des Gases zwischen jedem Paar von
benachbarten Elektroden, und die negativ geladenen Teilchen
bewegen sich zur Elektrode höheren Potentials, so
daß ein Strom zwischen jeweils zwei benachbarten Elektroden
hervorgerufen wird. Dies bewirkt einen Stromfluß in
einer externen Schaltung, welche die zwei äußeren Elektroden
verbindet. Ziel der Vorrichtung besteht darin,
die Ionisation zu messen, die durch die Spalt- oder Fissionsfragmente
erzeugt wird und die Ionisationseffekte
von geladenen Teilchen innerhalb des Behälters sollen
entfernt oder ausgelöscht werden. Die Elektrodenplatten
sind nicht überzogen oder in anderer Weise mit einem geeigneten
Spalt- oder Fissionsmaterial, wie beispielsweise
Li6 behandelt und es werden keine Exzimerreaktionen
ausgenutzt. Die zwischen den Elektroden auftretenden
Potentiale werden extern angelegt.
US-PS 30 93 567 beschreibt eine Fissions- oder Spaltreaktionsvorrichtung
zur Erzeugung elektrischer Leistung
in Analogie mit einer thermo-elektrischen Zelle. Eine
kleine Masse aus spaltbarem Material bildet die Kathode
und eine aus Metall bestehende oder in anderer Weise
leitende Oberfläche (gehalten auf einer kühleren Temperatur)
bildet die Anode, wobei der Abstand zwischen Kathode
und Anode mit einem Ar-Gas auf einem Druck von
p ≅ 20 Torr gehalten wird. Spaltfragmente aus dem Kathodenmaterial
bewirken eine Ionisation des Ar-Gases (gewünschte
Ionendichte: 1011-1014 Ionen/cm3), wodurch jede
Raumladung neutralisiert wird, benachbart zu der (erhitzten)
Kathoden-Elektronenemission und gestattet die thermische
Elektronenemission ebenda gemäß der Richardson-Dushman-Gleichung
J (Amp/cm2) = AT@Y:2:c exp[-e ϕ c /k 8 T c ]
-A = thermiionische Konstante,
ϕ c = Arbeitsfunktion der Kathode,
T c = Kathodentemperatur
-A = thermiionische Konstante,
ϕ c = Arbeitsfunktion der Kathode,
T c = Kathodentemperatur
mit hinreichend hohem T c (≅2000°K) und hinreichend
niedrigem ϕ c (≅1,6 eV), kann die thermionische Stromdichte
in der Größenordnung von 25 Amp/cm2 liegen. Die zwischen
der heißen Kathode und der kalten Anode erzeugte
elektrische Spannung ist dann V o = ϕ c - ϕ a , wobei ϕ a die
an der Anode als Wärme verteilte Elektronenenergie ist;
der Energieverlust infolge Plasmawiderstandes wird offensichtlich
ignoriert. Die Vorrichtung erzeugt einen
Strom mit einer Spaltspannungsdifferenz in der Größenordnung
von 2 Volt. Die Erfindung macht die Verwendung
von hinreichend spaltbarem Material erforderlich, um
eine sich selbst erhaltende Spaltreaktion zu erzeugen
und um ein Plasma von hinreichender Ladungsdichte zu erzeugen,
um im wesentlichen die Raumladung zu neutralisieren,
die sich anderenfalls benachbart zu der ladungsabgebenden
Stirnfläche der Kathode entwickeln würde.
US-PS 32 19 849 beschreibt einen Hochspannungselektrizitätsgenerator
mit niedriger Stromausgangsgröße unter
Verwendung eines aus spaltbarem Material bestehenden Überzugs
für die Kathode, wobei die Anordnung derart getroffen
ist, daß der Axialaustritt von Spaltteilchen und
Sekundäremissionselektronen minimiert wird. Die Vorrichtung
weist ein koaxiales Paar von hohlen Metallzylindern
auf, die mit Abstand angeordnet sind und wobei zwischen
den beiden Zylindern entweder ein Hochvakuum- oder
Niederdruck-Inertgas gehalten wird. Der dünne innere
Zylinder (Kathode) ist mit einem Überzug ausgestattet,
der spaltbares Material, wie beispielsweise U 235 oder
P 239 enthält. Die Spaltung im Kathodenüberzug tritt
durch Wechselwirkung mit einem Strom von Niederenergieneutronen
auf, die auf die Kathode auftreffen. Der äußere
Zylinder (Anode) ist hinreichend dick, um sämtliche
Spaltfragmente und Gamma-Strahlteilchen, die darauf einfallen,
einzufangen und ist hinreichend dünn, um für
Hochenergieelektronen relativ transparent zu sein, die
darauf einfallen, die durch den Beta-Zerfall oder die
Compton-Streuung erzeugt werden; eine Anodenwanddicke
von 0,001 Zoll aus einem schweren Metall, wie beispielsweise
Pt oder Ni oder W wird empfohlen. Innerhalb des
Anodenmaterials durch Beta-Zerfall oder Compton-Streuung
emittierte Hochenergieelektronen treten vermutlich aus
der Anode aus und kommen im Kathodenmaterial oder anderen
benachbarten Komponenten zur Ruhe. Die positiv geladenen
Spaltfragmente kommen vermutlich im Anodenmaterial oder
anderen benachbarten Komponenten zur Ruhe, auf welche
Weise eine elektrische Potentialdifferenz zwischen Kathode
und Anode erzeugt wird. Eine die Kathoden- und Anoden-Zylinder
umgebende Spule erzeugt ein axiales magnetisches
Feld, welches bestrebt ist, die von der Kathode emittierten
geladenen Teilchen abzulenken und zu diesem Zylinder
zurückzuleiten. Die zwischen Kathode und Anode enthaltenen
inerten Gasteilchen - wenn überhaupt welche vorhanden
sind - werden durch Kollisionen mit den energiereichen
Spaltfragmenten ionisiert, die sich von der Kathode zur
Anode bewegen; die positiv geladenen inerten Gasionen bewegen
sich auch zur Anode auf welche Weise der Strom in
diese Richtung geführt wird. Es wird angenommen, daß das
durchschnittliche Spaltfragment die meiste oder seine ganze
kinetische Energie durch Ionisationskollisionen mit den
inerten Gasteilchen verliert, auf welche Weise die Anzahl
der positiv geladenen Teilchen erhöht wird, die für die
Bewegung zur Anode verfügbar ist. Die Vorrichtung gemäß
diesem Patent verwendet ein externes magnetisches Feld für
die Steuerung der geladenen Teilchen und ist nicht für die
Erzeugung eines hohen Kathoden-Anodenstroms geeignet, der
durch Raumladungseffekte beschränkt sein könnte.
Zusammenfassung der Erfindung. Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen,
um Neutronenreaktionen mit Elementen niedriger Atomzahl
auszunutzen zur Erzeugung eines Photostroms und einer
zugehörigen elektrischen Spannung. Ein weiteres Ziel der
Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Verwendung von Neutronenreaktionen anzugeben, wobei
Elemente niedriger Atomzahl Exzimer und zugehörige Strahlung
niedriger Wellenlänge erzeugen. Weitere Ziele der Erfindung
und Vorteile derselben ergeben sich aus der weiter
unten folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung.
Um die genannten Ziele zu erreichen, wird gemäß der Erfindung
eine Vorrichtung vorgesehen, die gemäß einem Ausführungsbeispiel
folgendes aufweist: Einen hohlen, geschlossenen
Behälter mit zwei entgegengesetzt angeordneten
planaren (ebenen) Wänden, wobei mindestens eine
solche Wand eine Dicke von 0,1 mm aufweist und Li6
enthält und ein Metall mit einer niedrigen Elektronenarbeitsfunktion
und Konstituenten; eine Schirm- oder
Siebanode positioniert im Behälterinneren zwischen den
beiden entgegengesetzt liegenden planaren Wänden; eine
Impedanz oder andere elektrische Last, die die Schirm-
oder Siebanode und mindestens eine der entgegengesetzt
liegenden planaren Wände verbindet, die das Li6 und das
eine niedrige Elektronenarbeitsfunktion aufweisende Metall
als Konstituenten enthält; ein Edelgas, wie beispielsweise
He oder Ne, welches das Innere des Behälters
anfüllt und einen Druck von 1 bis 30 Atmosphären aufweist,
und eine Quelle von Neutronenenergie E 1 MeV, positioniert
außerhalb des Behälters, benachbart zu mindestens
einer der entgegensetzt liegenden ebenen Wände, die das
Li6 und das eine niedrige Elektronenarbeitsfunktion aufweisende
Metall als Konstituenten enthält.
Die Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
kann folgendes aufweisen: Eine geschlossene, hohle Kugel
mit einem Radius von im wesentlichen 10 M mit einem oder
mehreren Winkelsektoren entfernt und mit einer kleinen
sphärischen Zone in der Kugelmitte entfernt; das Kugelwandmaterial
ist elektrisch leitend und besitzt eine zugehörige
elektronische Arbeitsfunktion von nicht mehr als
1,6 eV und hat eine Wanddicke, ausreichend um einen Innendruck
von mindestens 100 Atmosphären zu widerstehen; eine
oder mehrere dünne Metallanodenplatten sind in dem Kugelinneren
benachbart zu und im wesentlichen parallel mit
Abstand angeordnet und von der Kugelwand angeordnet, wobei die
Anodenplatten aus einem Material bestehen, das eine
Elektronenarbeitsfunktion aufweist, die » 1,6 eV ist;
schließlich ist eine Impedanz oder eine andere elektrische
Last vorgesehen, welche die Anodenplatten mit der Kugelwand
verbindet, ein Edelgas, wie beispielsweise He oder
Ne füllen das Innere des Behälters mit einem Druck von im
wesentlichen 100 Atmosphären; ein Laserfusionstarget ist
im wesentlichen in der geometrischen Mitte der Kugel positioniert
und eine Quelle von Laserstrahlung von vorbestimmter
Frequenz ist außerhalb der Kugel angeordnet und
wird positioniert, daß das Laserfusionstarget bestrahlt
wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung: In den beigefügten
Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
gezeigt, die zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung
dienen:
Fig. 1 ist eine schematische aufgeschnitte Ansicht der
Vorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels der
Erfindung, wobei die Verwendung der Neutronenbestrahlung
auf zwei Seiten (wahlweise) dargestellt
ist;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels,
bei dem das erste Ausführungsbeispiel
mehrere Male angeordnet wird, um eine große
elektrische Gesamtspannung zu erzeugen;
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der He-Ne-Potentialenergiepegel
in unterschiedlichen Zuständen als
Funktion des Zwischenatomabstandes (r);
Fig. 4 ist eine schematische geschnittene Ansicht der in
einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
brauchbaren Vorrichtung;
Fig. 5 sind schematische Ansichten einer Kathoden/Anoden/elektrische
Lastanordnung, verwendet für die Erzeugung
einer elektrischen Spannung im zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht einer photovoltaischen
Anordnung, verwendet zur Entwicklung einer
elektrischen Spannung im zweiten Ausführungsbeispiel.
Im folgenden wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird Neutronenenergie (E 1 MeV) in einen
elektrischen Strom umgewandelt, und zwar gleichzeitig
mit der Erzeugung einer elektrischen Spannung und zugleich
wird eine im tiefen Ultraviolettbereich liegende Strahlung
erzeugt. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 sei ein Schwarm
aus 10 bis 14 MeV Neutronen (n) betrachtet, der auf die
eine oder beide entgegengesetzt liegenden Seiten eines
geschlossenen, hohlen Behälters 11 auftrifft. Die Behälterseitenwand
oder die Seitenwände 13 a und 13 b, auf die die
Neutronen auffallen, sind jeweils eine dünne im wesentlichen
planare (ebene) Metallkathode, jedoch mit der Dicke h
und eine im wesentlichen planare (ebene) Schirm- oder
Siebanode 15 ist parallel zu und annähernd mit dem gleichen
Abstand von den beiden Kathoden, wie gezeigt, dargestellt.
Jede der Kathoden enthält ein ein niedriges Atomgewicht
besitzendes Element, wie beispielsweise Li6 als
einen Bestandteil. Die energiereichen Neutronen kollidieren
mit den Li6-Teilchen in den Kathoden und erzeugen
ionisierendes Helium und Tritium gemäß Reaktionen, wie der
folgenden:
n + Li6 → He++ + T⁺ + 3e -.
Die Dicke Δ h jeder Kathode wird derart gewählt, daß der
mittlere freie Pfand von He++ und T⁺, der auf diese Weise
erzeugt wird, größer ist als Δ h. Der mittlere freie Weg
oder Pfad eines Alpha-Teilchens in einem Metall mit einer
effektiven Atomladung Z wird wie folgt abgeschätzt:
(He++) ≅ 10-1/Z 2 (cm),
so daß die Dicke jeder Kathode wahrscheinlich Δ h ≦ωτ 0,1 mm
sein muß.
Ein substantieller Anteil (Fraktion) (≦λτ50%) der energiereichen
He++ und T⁺-Ionen tritt in das Innere des Behälters 11
ein, wo sie auf einem Hochdruckgas (P = 1 bis 30 atm.)
17 auftreffen, wie beispielsweise He, Ne oder Ar. Die He++-
und T⁺-Ionen, die in das Behältergas eintreten, geben
Energie an das Gas ab und erzeugen zusätzlich geladene
Teilchen und angeregte Zustände durch den "Coulomb drag"
(die Coulomb-Verzögerung) und ein Plasma wird gebildet.
Das Plasma strahlt tief ultraviolette Photonen (h =
10 bis 20 eV) und viele derselben treffen auf die benachbarten
Metallkathoden auf und ejekzieren Photoelektronen
mit einer Energie, bestimmt durch
eV = h ν - ϕ work (Arbeit)
h = die repräsentative Photonenenergie 10 bis 20 eV,
ϕ work = die Kathodenmaterialarbeitsfunktion 1,6 bis 5 eV.
h = die repräsentative Photonenenergie 10 bis 20 eV,
ϕ work = die Kathodenmaterialarbeitsfunktion 1,6 bis 5 eV.
Die Spannung V entsprechend den ejektzierten Photoelektronen
wird ferner durch das Produkt IR Plasma des Stromflusses I
(von der Kathode weg und zur Schirmanode hin, wie dies
in Fig. 1 angedeutet ist) und der Plasmawiderstand R Plasma
zu einer resultierenden Spannung wie folgt reduziert:
V r = V - JR Plasma, spezifisch
Der spezifische Plasmawiderstandswert wird hier als sehr
niedrig erwartet (R ≦ωτ 0,3 Ohm · cm2), und zwar wegen des
Vorhandenseins des Plasmas im Behältergasvolumen. Das
Produkt IR Plasma ist nicht größer als 3 Volt für
J 10 Ampere/cm2, wenn der Behälterraum durch das Plasma
neutralisiert ist; die sich ergebende entwickelte Spannung
ist dann V R = 5 bis 15 Volt. Wenn man eine Impedanz oder
eine andere elektrische Last 19 zwischen Siebanode und Metallwandkathode
anordnet und damit verbindet, so wird
eine elektrische Spannung an der Last zwischen Kathode und
Anode erzeugt. Die Wirkung ist analog zu der einer gasgefüllten
Photodiode und das Vorhandensein des Plasmas
vermeidet Raumladungsbegrenzungen beim Stromfluß von
Kathode zu Anode im Behältergas.
Um ein Neutron mit einer anfänglichen kinetischen Energie
E ≅ 10 MeV zu stoppen oder wesentlich zu verzögern, würde
man eine Äquivalentdicke des Kathoden-Anodenmaterials von
mindestens 25 bis 50 cm metallischen Materials benötigen.
Man kann somit den Kathoden/Anoden/Gas-Grundbehälter mehrere
Male hintereinander anordnen, wobei benachbarte Einheiten
in Fig. 2 gezeigt verwendet werden und man wiederholt
die oben beschriebene Folge von Ereignissen mehrere hundert
Male im wesentlichen gleichzeitig. Dies verbessert die
Effizienz der Energieumwandlung des Neutronenschwarms, und
da sich die ergebenden Spannung UV additiv sind, ist
die sich ergebende Nettospannung von einem Ende der hintereinandergeschalteten
Struktur bis zum anderen Ende in der
Größenordnung von 1 kV.
Das Vorhandensein von He⁺-Ionen im Behältergasvolumen kann
die folgenden Reaktionen fördern:
Fig. 3 zeigt schematisch die Energieniveaus der angeregten
Monomere und Dimere (Exzimer), die interessieren, nämlich
He* und He2*. Der He2*-Exzimer wird vorzugsweise in He + He
dissoziieren, und zwar in Anwesenheit eines dritten Teilchens
(beispielsweise He) mit Emission von UV-Strahlung
mit einer Wellenlänge λ d ≅ 840 Å (E = 14,7 eV); dies
repräsentiert ungefähr 60% der internen Energiebindung
der zwei He-Teilchen. Die Strahlung der Wellenlänge λ =
640 Å, die ebenfalls im Fall gemäß Fig. 3 erzeugt wird,
wird strahlungseingefangen und wird wahrscheinlich vom
Behälter nicht mehr emittiert. Wenn Neon oder Argongas
anstelle von Heliumgas im Behälter verwendet wird, so
würde die UV-Strahlung mit einer Wellenlänge λ d ≅ 1100 Å
(E = 11,3 eV) oder λ d ≅ 1300 Å (E = 9,5 eV) erscheinen,
und zwar mit ungefähr der gleichen Umwandlungseffizienz.
Somit kann annähernd 60% Umwandlungseffizient eine
tiefe UV-Strahlung (E = 9,5 bis 14,7 eV) erzeugt und
vom Behälter emittiert werden. Ein großer Teil dieser
Strahlung kann zu in situ Eperimenten innerhalb des Behälters 11,
wenn gewünscht, verwendet werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht auch
die elektrische Energieerzeugung vor und die damit in Hand
gehende Entwicklung einer elektrischen Spannung aus schnellen
Neutronenreaktionen. Fig. 4 zeigt eine geschlossene,
hohle Sphäre (Kugel) 21 mit einem hinreichend dicken
Mantel 22, um Innendrücken von mindestens p = 100 Atmosphären
zu widerstehen. Das Kugelinnere ist mit einem
Edelgas oder einem anderen inerten Gas, wie beispielsweise
He oder Ne gefüllt, und zwar mit einem Druck von im
wesentlichen p = 100 Atmosphären. Der Innendurchmesser
der Kugel sollte mindestens d = 20 M sein und sollte einen
oder mehrere gewidmete Sektoren 23 aufweisen, um eine Folge
von Fusionstargets T (und gesondert zwei oder mehr Fusionslaserstrahlen
h L ) an die geometrische Mitte der Kugel
zu liefern, wo die laserinduzierte Fusion auftritt.
Die Targetfusion erzeugt eine Vielzahl von Hochenergieneutronen
(n), die durch das Edelgas sich bewegen und mit
diesem kollidieren und Reaktionssequenzen wie die folgenden
erzeugen:
Wird Ne für He substituiert, so wird Strahlung mit der
Wellenlänge λ ≅ 1100 Å aus dem Ne2*-Zerfall erzeugt.
Nimmt man einen Reaktionquerschnitt von σ(n, He) =
10-24 cm2 an, so ist der mittlere freie Weg zwischen Kollisionen
eines energiereichen Neutrons mit He-Teilchen
gleich λ = 1/N σ = 370 cm, so daß im wesentlichen die
ganze Neutronenenergie (n, He)-Kollisionen innerhalb des
Gases absorbiert wird, bevor ein Neutron die Wand der
Kugel erreicht. Wie oben erwähnt, haben die He oder He⁺
oder He++ oder He2⁺-Gasteilchen keine elektronischen
Zustände, die durch Strahlung der Wellenlänge λ = 840 Å
angeregt werden könnten, so daß das He-Gas im wesentlichen
für diese Strahlung transparent ist. Nur bescheidenes
Rayleight-Streuen der Strahlung tritt innerhalb des Gases
auf, so daß der größte Teil der Strahlung (Photonenenergien
bis zu 14,5 eV) schließlich die Kugelwände erreichen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 laufen diese Photonen
sämtlich durch eine erste Schicht aus dünnen Anodenplatten 25,
und zwar positioniert benachbart und im wesentlichen
parallel zu den Kugelwänden und mit Abstand angeordnet demgegenüber
in dem Kugelinnenraum. Die Photonen treffen sodann
(und erhitzen schwach) eine dicke Metallkathodenschicht 27
(die Kugelwand), die in ihrer Masse mit Cs,
Th, Ba-Oxid, Sr-Oxid oder einem ähnlichen geeigneten
Atommaterial behandelt ist, um die Arbeitsfunktion des
Metallkathodenmaterials auf ≦ωτ 1,6 eV zu reduzieren. Vorzugsweise
hat das die dünnen Anodenplatten 25 bildende
Material eine Arbeitsfunktion ϕ a » 1,6 eV bei den Arbeitstemperaturen.
Die Photonen streuen an Atomen oder
Molekülen innerhalb des Kathodenmaterials. Wenn die Photonenenergie
der folgenden Ungleichung genügt:
h ≦λτE F + ϕ a ,
wobei E F das Fermi-Niveau der Elektronen in dem Kathodenmaterial
ist, so wird jedes Photon innerhalb des Kathodenmaterials
eines oder mehrerer Photo-Elektronen erzeugen,
die aus dem Kathodenmaterial austreten und zu der einen
oder der anderen der Anoden 25 laufen, auf welche Weise
eine Potentialdifferenz an der Kathodenanodenschaltung
(Fig. 5) erzeugt wird. Wenn die Elektronenarbeitsfunktion
des Anodenmaterials mit »1,6 eV gewählt wird, so werden
die Photoelektronen vorzugsweise im Kathodenmaterial
vis-a-vis zum Anodenmaterial erzeugt und werden
dort vorzugsweise austreten, so daß der Elektronenfluß
von den Kugelwänden zu den Anodenplatten vorherrschen
wird.
Jede Anodenplatte 25 ist innerhalb der Kugel derart
positioniert, daß der Raum 26 zwischen jeder Anodenplatte
und der benachbarten Kugelwand 27 ebenfalls mit dem Edelgas
auf p = 100 atm. Druck gefüllt ist. Der Abstand
d 1 (= 10 bis 50 μm) zwischen Anodenplatte und Kugelwand
in den Fig. 5 und 6 ist derart klein gewählt, daß die
meisten der durch die Kathode emittierten Photoelektronen
nur eine bescheidene Anzahl von Streuungen durch die Edelgasteilchen
in dem Raum erfahren wird, der Anode und Kathode
trennt und diese Photoelektronen werden schließlich
eine der Anodenplatten 25 erreichen und dort absorbiert
werden.
Eine angenäherte Beziehung für die durch ein Targetfusionsereignis
erzeugte Leistung wird gegeben durch:
P = (η el Q - 1/η Laser) E L prf.
η el = elektrische Energieumwandlungseffizienz (hier mit 0,4 angenommen)
Q = Fusionstargetenergiegewinn (hier mit 80 angenommen),
η Laser = Laserenergieeffizienz (hier mit 0,05 angenommen),
E L = an das Target gelieferte Laserenergie (hier mit 1 MJ angenommen),
prf = Targetfusionsimpulswiederholfrequenz.
η el = elektrische Energieumwandlungseffizienz (hier mit 0,4 angenommen)
Q = Fusionstargetenergiegewinn (hier mit 80 angenommen),
η Laser = Laserenergieeffizienz (hier mit 0,05 angenommen),
E L = an das Target gelieferte Laserenergie (hier mit 1 MJ angenommen),
prf = Targetfusionsimpulswiederholfrequenz.
Wenn eine Gigawatt Leistung hier erforderlich ist, so muß
die Targetfusionsimpulswiederholfrequenz mindestens
prf = 83 Hz sein, das wahrscheinlich mit der derzeitigen
Technologie erreichbar ist.
Gemäß Fig. 5 sind die Anodenplatten benachbart zur Kugelwand
aus der sehr dünnen Platten aus einem leichten Metall,
wie beispielsweise Al hergestellt, und zwar mit einer Querfläche
von 2 bis 100 cm2, wobei benachbarte Anodenplatten
mit Abstand angeordnet sind, und zwar mit einem kleinen
Abstand, bestimmt durch die statischen Spannungsabstandserfordernisse
für zwei derartige benachbarte Platten. Die
Anodenplatten selbst können sehr dünn (≦ωτ100 μm Dicke) ausgebildet
werden, da die Platten kein irgendwie geartetes
Druckdifferential über ihre Oberfläche hinweg aufnehmen
müssen.
Gemäß Fig. 6 kann man die Kathoden-Anoden-Anordnung der
Fig. 5 durch eine photovoltaische Anordnung 25 ersetzen,
die benachbart, aber mit Abstand angeordnet ist, gegenüber
der Kugelwand 27, und zwar mit einer Folge von Dioden 29,
die die photovoltaischen Anordnungsmittel 25 und die Kugelwand 27
elektrisch verbinden. Die photovoltaischen
Mittel 25 sollten vorzugsweise eine Radialdicke von mindestens
zwei mittleren freien Wegen für die Absorption
der Photonen der charakteristischen Energie h d besitzen.
Wenn ein Photostrom in 25 erzeugt wird und
durch die Diode (wahlweise) oder die andere elektrische
Last sich bewegt, so kann eine beträchtliche elektrische
Spannung zwischen den photovoltaischen Mitteln 25 und der
Kugelwand 27 erzeugt werden.
Die Verwendung der photovoltaischen Anordnung der Fig. 6
bietet bestimmte Vorteile gegenüber der Verwendung der
Kathoden-Anoden-Anordnung der Fig. 5. Als erstes sind die
photovoltaischen Mittel in der Lage, sich selbst durch
Anlassen in der Umgebung aus hohem Gamma-Fluß und hohem
Neutronenfluß zu reparieren. Höhere Photonenflüsse erzeugen
einen entsprechenden höheren Strom ohne irgendwelche
direkten schädlichen Effekte. Zum zweiten ist der
an den Dioden entwickelte Strom nicht raumladungsbegrenzt, wohingegen
der von der Kathode zur Anode in Fig. 5 fliessende
Strom in dieser Weise begrenzt ist. Für einen Betrieb
im stetigen Zustand ist die Leistungsumwandlungseffizienz
für den photovoltaischen Prozeß annähernd
folgende:
η = F f I sc V oc /P in , dabei ist
F f (≅0,8) = photovoltaische Systemfüllfaktor,
I sc = der Kurzschlußstrom des Systems
V oc = die Leerlaufspannung des Systems (≅0,85 E spalt oder gap)
P in = die Leistungseingabe zum System,
E gap = der Energiespalt des geeigneten photovoltaischen Halbleiters (≅1,45 bis 5 eV).
F f (≅0,8) = photovoltaische Systemfüllfaktor,
I sc = der Kurzschlußstrom des Systems
V oc = die Leerlaufspannung des Systems (≅0,85 E spalt oder gap)
P in = die Leistungseingabe zum System,
E gap = der Energiespalt des geeigneten photovoltaischen Halbleiters (≅1,45 bis 5 eV).
Um die höchste verfügbare Umwandlungseffizienz (20 bis
50%) für die verwendeten Photonenenergie zu erhalten,
könnte man ein Halbleitermaterial verwenden mit einem Wert
von E gap so hoch wie möglich (beispielsweise Diamand oder
ZnS mit einem E gap = 5,4 bzw. 3,9 eV), und zwar in Übereinstimmung
mit anderen physikalischen Erfordernissen.
Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Es werden Verfahren und zugehörige Vorrichtungen angegeben
zur Verwendung bei Kollisionen von eine hohe Energie besitzenden
Atomen und Ionen aus He, Ne oder Ar miteinander
oder mit eine hohe Energie besitzenden Neutronen, um kurzwellige
Strahlung (λ ≅ 840 bis 1300 Å) zu erzeugen, die
zur Erzeugung von Kathoden-Anoden-Strömen oder photovoltaischen
Strömen verwendet wird.
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Erzeugung einer elektrischen Spannung,
wobei folgendes vorgesehen ist:
ein hohler, geschlossener Behälter mit mindestens einer im wesentlichen ebenen Wand, die Li6 und einen metallischen oder anderen elektrischen Leiter aufweist mit einer zugehörigen Elektronenarbeitsfunktion ϕ c = 1,6-6 eV, wobei die ebene Wand als eine Kathode dient,
eine Schirmanode, angeordnet im Behälterinneren an einer Stelle mit Abstand angeordnet gegenüber und im wesentlichen parallel zu der im wesentlichen ebenen Wand, wobei das Anodenmaterial ein Metall oder ein anderer elektrischer Leiter ist,
eine Impedanz oder andere elektrische Last, die die Kathode und die Schirmanode verbindet,
ein inertes Gas, gehalten auf einem Druck von 1-30 Atmosphären, wobei das Gas das Innere des Behälters ausfüllt, und
eine Energiequelle energetischer Neutronen mit mindestens 10 MeV, positioniert außerhalb des geschlossenen Behälters und benachbart zu einer der im wesentlichen ebenen Wände.
ein hohler, geschlossener Behälter mit mindestens einer im wesentlichen ebenen Wand, die Li6 und einen metallischen oder anderen elektrischen Leiter aufweist mit einer zugehörigen Elektronenarbeitsfunktion ϕ c = 1,6-6 eV, wobei die ebene Wand als eine Kathode dient,
eine Schirmanode, angeordnet im Behälterinneren an einer Stelle mit Abstand angeordnet gegenüber und im wesentlichen parallel zu der im wesentlichen ebenen Wand, wobei das Anodenmaterial ein Metall oder ein anderer elektrischer Leiter ist,
eine Impedanz oder andere elektrische Last, die die Kathode und die Schirmanode verbindet,
ein inertes Gas, gehalten auf einem Druck von 1-30 Atmosphären, wobei das Gas das Innere des Behälters ausfüllt, und
eine Energiequelle energetischer Neutronen mit mindestens 10 MeV, positioniert außerhalb des geschlossenen Behälters und benachbart zu einer der im wesentlichen ebenen Wände.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der hohle, geschlossene
Behälter ferner eine zweite im wesentlichen
ebene Wand aufweist, die Li6 und ein Metall oder einen
anderen elektrischen Leiter aufweist mit einer zugehörigen
Arbeitsfunktion ϕ c = 1,6-6 eV, wobei die
zweite ebene Wand ebenfalls als eine Kathode dient
und mit Abstand angeordnet ist gegenüber und im wesentlichen
parallel verläuft zu der ersten ebenen
Wand und der Schirmanode, so daß die Schirmanode
zwischen der ersten ebenen Wand und der zweiten ebenen
Wand positioniert ist, und
ferner mit einer zweiten Impedanz oder elektrischen Last, die die Schirmanode und die zweite Kathode verbindet.
ferner mit einer zweiten Impedanz oder elektrischen Last, die die Schirmanode und die zweite Kathode verbindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das inerte Gas
einer He, Ne und Ar enthaltenden Klasse entnommen
ist.
4. Verfahren zur Erzeugung einer elektrischen Spannung
und elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge
von 840 Å oder höher, wobei folgende Schritte
vorgesehen sind:
Vorsehen eines hohlen, geschlossenen Behälters mit mindestens einem im wesentlichen ebenen Wand, die Li6 und einen metallischen oder anderen elektrischen Leiter aufweist, und zwar mit einer zugehörigen Elektronenarbeitsfunktion ϕ c = 1,6-6 eV,
Vorsehen einer Schirmanode im Behälterinneren an einer Stelle mit Abstand angeordnet gegenüber von und im wesentlichen parallel zu der im wesentlichen ebenen Wand, wobei das Schirmanodenmaterial ein metallischer oder anderer elektrischer Leiter ist,
Vorsehen einer Impedanz oder anderen elektrischen Last, die die im wesentlichen ebene Wand und die Schirmanode verbindet,
Vorsehen eines inerten Gases wie He oder Ne oder Ar, und zwar gehalten auf einen Druck von 1 bis 30 Atmosphären im Behälterinneren,
Leiten eines Strahls von Energie aus energiereichen Neutronen mit mindestens 10 MeV auf die im wesentlichen ebene Wand des Behälters,
Zulassen der Kollision der energiereichen Neutronen mit den Li6-Teilchen der im wesentlichen ebenen Wand, um Hochenergieheliumionen durch Reaktionen, wie die folgende zu erzeugen: n + Li6 → He++ + (H3)⁺ + 3e-, Gestatten, daß die durch die n + Li6-Rekationen erzeugten Hochenergieheliumionen mit den inerten Gasteilchen reagieren, um Ionen und Exzimer und kurze Wellenlängenstrahlung durch Reaktionen wie die folgenden zu erzeugen: Vorsehen von einem oder mehreren Strahlungsfenstern in dem geschlossenen Behälter, benachbart zu dem inerten das im wesentlichen transparent für die Strahlung der Wellenlänge λ d = c/ d ist,
Zulassen, daß ein erster Teil der Dissoziationsstrahlung der Wellenlänge λ d aus dem geschlossenen Behälter durch die Strahlungsfenster austritt,
Zulassung, daß ein zweiter Teil der Dissoziationsstrahlung der Wellenlänge λ d auf die benachbarte im wesentlichen ebene Wand auftrifft und Photoelektronen der Energie 10 bis 20 eV ejiziert, und
Gestatten, daß die durch die im wesentlichen ebene Wand ejekzierten Photoelektronen zur Schirmanode laufen und ein ein elektrischer Potentialdifferenz zwischen der im wesentlichen ebenen Wand und der Schirmanode erzeugen.
Vorsehen eines hohlen, geschlossenen Behälters mit mindestens einem im wesentlichen ebenen Wand, die Li6 und einen metallischen oder anderen elektrischen Leiter aufweist, und zwar mit einer zugehörigen Elektronenarbeitsfunktion ϕ c = 1,6-6 eV,
Vorsehen einer Schirmanode im Behälterinneren an einer Stelle mit Abstand angeordnet gegenüber von und im wesentlichen parallel zu der im wesentlichen ebenen Wand, wobei das Schirmanodenmaterial ein metallischer oder anderer elektrischer Leiter ist,
Vorsehen einer Impedanz oder anderen elektrischen Last, die die im wesentlichen ebene Wand und die Schirmanode verbindet,
Vorsehen eines inerten Gases wie He oder Ne oder Ar, und zwar gehalten auf einen Druck von 1 bis 30 Atmosphären im Behälterinneren,
Leiten eines Strahls von Energie aus energiereichen Neutronen mit mindestens 10 MeV auf die im wesentlichen ebene Wand des Behälters,
Zulassen der Kollision der energiereichen Neutronen mit den Li6-Teilchen der im wesentlichen ebenen Wand, um Hochenergieheliumionen durch Reaktionen, wie die folgende zu erzeugen: n + Li6 → He++ + (H3)⁺ + 3e-, Gestatten, daß die durch die n + Li6-Rekationen erzeugten Hochenergieheliumionen mit den inerten Gasteilchen reagieren, um Ionen und Exzimer und kurze Wellenlängenstrahlung durch Reaktionen wie die folgenden zu erzeugen: Vorsehen von einem oder mehreren Strahlungsfenstern in dem geschlossenen Behälter, benachbart zu dem inerten das im wesentlichen transparent für die Strahlung der Wellenlänge λ d = c/ d ist,
Zulassen, daß ein erster Teil der Dissoziationsstrahlung der Wellenlänge λ d aus dem geschlossenen Behälter durch die Strahlungsfenster austritt,
Zulassung, daß ein zweiter Teil der Dissoziationsstrahlung der Wellenlänge λ d auf die benachbarte im wesentlichen ebene Wand auftrifft und Photoelektronen der Energie 10 bis 20 eV ejiziert, und
Gestatten, daß die durch die im wesentlichen ebene Wand ejekzierten Photoelektronen zur Schirmanode laufen und ein ein elektrischer Potentialdifferenz zwischen der im wesentlichen ebenen Wand und der Schirmanode erzeugen.
5. Vorrichtung zur Erzeugung einer elektrischen Spannung,
wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
eine hohle, geschlossene elektrisch-leitende Kugel mit einem Radius von im wesentlichen 10 M, wobei aus der Kugel eine oder mehrere Winkelsektoren entfernt sind und eine kleine sphärische Zone in der Kugelmitte entfernt ist, um die Positionierung eines Laserfusionsziels oder -targets an der Kugelmitte zu gestatten, und wobei des Kugelwandmaterial eine zugehörige Arbeitsfunktion von im wesentlichen 1,5 eV besitzt,
eine oder mehrere dünne, elektrisch-leitende Anodenplatten, positioniert im Kugelinneren, benachbart zu und mit Abstand angeordnet von und im wesentlichen parallel zu der benachbarten Kugelwand, wobei jede solche Platte eine zugehörige Elektronenarbeitsfunktion besitzt, die »1,6 eV ist,
eine Impedanz oder andere elektrische Last, die jede Anodenplatte und die benachbarte Kugelwand verbindet,
ein im inneren der hohlen Kugel enthaltene inertes auf einem Druck von im wesentlichen 100 Atmosphären gehaltenes Gas,
ein im wesentlichen in der Mitte der Kugel angeordnetes Fusionstarget, und
ein auf das Laserfusionstarget fokussierter Laserstrahl.
eine hohle, geschlossene elektrisch-leitende Kugel mit einem Radius von im wesentlichen 10 M, wobei aus der Kugel eine oder mehrere Winkelsektoren entfernt sind und eine kleine sphärische Zone in der Kugelmitte entfernt ist, um die Positionierung eines Laserfusionsziels oder -targets an der Kugelmitte zu gestatten, und wobei des Kugelwandmaterial eine zugehörige Arbeitsfunktion von im wesentlichen 1,5 eV besitzt,
eine oder mehrere dünne, elektrisch-leitende Anodenplatten, positioniert im Kugelinneren, benachbart zu und mit Abstand angeordnet von und im wesentlichen parallel zu der benachbarten Kugelwand, wobei jede solche Platte eine zugehörige Elektronenarbeitsfunktion besitzt, die »1,6 eV ist,
eine Impedanz oder andere elektrische Last, die jede Anodenplatte und die benachbarte Kugelwand verbindet,
ein im inneren der hohlen Kugel enthaltene inertes auf einem Druck von im wesentlichen 100 Atmosphären gehaltenes Gas,
ein im wesentlichen in der Mitte der Kugel angeordnetes Fusionstarget, und
ein auf das Laserfusionstarget fokussierter Laserstrahl.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das inerte Gas
der aus He und Ne bestehenden Klasse entnommen ist.
7. Vorrichtung zur Erzeugung einer elektrischen Spannung,
wobei folgendes vorgesehen ist:
eine hohle, geschlossene elektrisch-leitende Sphäre (Kugel) mit einem Radius von im wesentlichen 10 M, wobei der Kugel ein oder mehrere Winkelsektoren entnommen sind und mit einer kleinen sphärischen Zone in der Kugelmitte entfernt, um die Positionierung eines Laserfusionstargets in der Kugelmitte zu gestatten,
eines oder mehrere photovoltaische Mittel, deren jedes eine Platte aus Halbleitermaterial aufweist, und zwar mit einem Bandspalt von mindestens 1,45 eV und mit einer oder mehreren Dioden oder anderen elektrischen Lasten, welche die Halbleiterplatte und die Kugelwand verbinden und für normalen Stromfluß vom Halbleiter zur Kugelwand orientiert sind, wobei jede Halbleiterplatte vom Kugelinneren benachbart zu mit Abstand von und im wesentlichen parallel zu der benachbarten Kugelwand angeordnet ist,
ein im Inneren der hohlen Kugel enthaltenes auf einem Druck von im wesentlichen 100 Atmosphären gehaltenes inertes Gas,
ein Fusionstarget, positioniert im wesentlichen in der Mitte der Kugel, und
ein auf das Laserfusionstarget fokussierter Laserstrahl.
eine hohle, geschlossene elektrisch-leitende Sphäre (Kugel) mit einem Radius von im wesentlichen 10 M, wobei der Kugel ein oder mehrere Winkelsektoren entnommen sind und mit einer kleinen sphärischen Zone in der Kugelmitte entfernt, um die Positionierung eines Laserfusionstargets in der Kugelmitte zu gestatten,
eines oder mehrere photovoltaische Mittel, deren jedes eine Platte aus Halbleitermaterial aufweist, und zwar mit einem Bandspalt von mindestens 1,45 eV und mit einer oder mehreren Dioden oder anderen elektrischen Lasten, welche die Halbleiterplatte und die Kugelwand verbinden und für normalen Stromfluß vom Halbleiter zur Kugelwand orientiert sind, wobei jede Halbleiterplatte vom Kugelinneren benachbart zu mit Abstand von und im wesentlichen parallel zu der benachbarten Kugelwand angeordnet ist,
ein im Inneren der hohlen Kugel enthaltenes auf einem Druck von im wesentlichen 100 Atmosphären gehaltenes inertes Gas,
ein Fusionstarget, positioniert im wesentlichen in der Mitte der Kugel, und
ein auf das Laserfusionstarget fokussierter Laserstrahl.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das inerte Gas
der He und Ne enthaltenen Klasse entnommen ist.
9. Verfahren zur Erzeugung einer elektrischen Spannung,
wobei folgende Schritte vorgesehen sind:
Vorsehen einer hohlen, geschlossenen Kugel mit einem Radius von im wesentlichen 10 M, wobei einer oder mehrere Winkelsektoren entfernt sind und eine kleine sphärische Zone in der Kugelmitte entfernt ist, wobei ferner das Kugelwandmaterial elektrisch-leitend ist und eine zugehörige Elektronenarbeitsfunktion von nicht mehr als 1,6 eV aufweist und eine Wanddicke besitzt, die ausreicht, um einem Innendruck von mindestens 100 Atmosphären zu widerstehen,
Vorsehen von einer oder mehreren dünnen, elektrisch-leitenden Anodenplatten, positioniert im Kugelinneren, benachbart zu mit Abstand angeordnet von und im wesentlichen parallel zu der benachbarten Kugelwand, wobei jede Anodenplatte eine assoziierte Elektronenarbeitsfunktion von »1,6 eV besitzt,
Vorsehen einer Impedanz oder einer anderen elektrischen Last, die die Anodenplatte und die benachbarte Kugelwand verbindet,
Vorsehen eines inerten Gases aus He und Ne im Kugelinneren mit einem Druck von im wesentlichen 100 Atmosphären,
Vorsehen eines Fusionstargets im wesentlichen in der Mitte der Kugel,
Bestrahlung des Fusionstarget mit einem Laserstrahl zur Erzeugung einer Vielzahl von schnellen oder Hochenergieneutronen der Energie 10 MeV,
Zulassen, daß sich die Hochenergieneutronen hindurchbewegen und mit den Atomen und Molekülen des inerten Gases X kollidieren, um Ionen und Exzimer und kurzwellige Strahlung zu erzeugen, und zwar durch Reaktionen wie beispielsweise: Zulassen, daß die auf diese Weise erzeugte elektromagnetische Strahlung auf der Wellenlänge λ d =c/ d durch eine oder mehrere der Anodenplatten läuft und auf die Kugelwand auftrifft, um so eine Vielzahl von Photoelektronen zu erzeugen, die sich von der Kugelwand zu den Anodenplatten bewegen, auf welche Weise eine elektrische Potentialdifferenz zwischen der Kugelwand und der Anodenplatte erzeugt wird.
Vorsehen einer hohlen, geschlossenen Kugel mit einem Radius von im wesentlichen 10 M, wobei einer oder mehrere Winkelsektoren entfernt sind und eine kleine sphärische Zone in der Kugelmitte entfernt ist, wobei ferner das Kugelwandmaterial elektrisch-leitend ist und eine zugehörige Elektronenarbeitsfunktion von nicht mehr als 1,6 eV aufweist und eine Wanddicke besitzt, die ausreicht, um einem Innendruck von mindestens 100 Atmosphären zu widerstehen,
Vorsehen von einer oder mehreren dünnen, elektrisch-leitenden Anodenplatten, positioniert im Kugelinneren, benachbart zu mit Abstand angeordnet von und im wesentlichen parallel zu der benachbarten Kugelwand, wobei jede Anodenplatte eine assoziierte Elektronenarbeitsfunktion von »1,6 eV besitzt,
Vorsehen einer Impedanz oder einer anderen elektrischen Last, die die Anodenplatte und die benachbarte Kugelwand verbindet,
Vorsehen eines inerten Gases aus He und Ne im Kugelinneren mit einem Druck von im wesentlichen 100 Atmosphären,
Vorsehen eines Fusionstargets im wesentlichen in der Mitte der Kugel,
Bestrahlung des Fusionstarget mit einem Laserstrahl zur Erzeugung einer Vielzahl von schnellen oder Hochenergieneutronen der Energie 10 MeV,
Zulassen, daß sich die Hochenergieneutronen hindurchbewegen und mit den Atomen und Molekülen des inerten Gases X kollidieren, um Ionen und Exzimer und kurzwellige Strahlung zu erzeugen, und zwar durch Reaktionen wie beispielsweise: Zulassen, daß die auf diese Weise erzeugte elektromagnetische Strahlung auf der Wellenlänge λ d =c/ d durch eine oder mehrere der Anodenplatten läuft und auf die Kugelwand auftrifft, um so eine Vielzahl von Photoelektronen zu erzeugen, die sich von der Kugelwand zu den Anodenplatten bewegen, auf welche Weise eine elektrische Potentialdifferenz zwischen der Kugelwand und der Anodenplatte erzeugt wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US06/769,518 USH407H (en) | 1985-08-26 | 1985-08-26 | Electricity and short wavelength radiation generator |
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FR (1) | FR2586504A1 (de) |
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JPH068898B2 (ja) * | 1988-11-18 | 1994-02-02 | 動力炉・核燃料開発事業団 | 核励起レーザ式炉内中性子測定システム |
US5586137A (en) * | 1996-01-03 | 1996-12-17 | Advec Corp. | Compact high efficiency electrical power source |
WO2006137910A2 (en) * | 2004-10-14 | 2006-12-28 | Nonlinear Ion Dynamics, Llc | Direct conversion of alpha/beta nuclear emissions into electromagnetic energy |
DE102008007309A1 (de) | 2008-02-02 | 2009-08-06 | Alfons Roschel | Elektronenabsauger |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US3390270A (en) * | 1965-10-22 | 1968-06-25 | Atomic Energy Commission Usa | Device for sensing thermal neutrons and utilizing such neutrons for producing an electrical signal |
US3483040A (en) * | 1966-06-27 | 1969-12-09 | North American Rockwell | Nuclear battery including photocell means |
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1985
- 1985-08-26 US US06/769,518 patent/USH407H/en not_active Abandoned
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- 1986-08-26 JP JP61199890A patent/JPS6264999A/ja active Pending
- 1986-08-26 FR FR8612076A patent/FR2586504A1/fr active Pending
Also Published As
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USH407H (en) | 1988-01-05 |
JPS6264999A (ja) | 1987-03-24 |
GB8620112D0 (en) | 1986-10-01 |
GB2179780A (en) | 1987-03-11 |
FR2586504A1 (fr) | 1987-02-27 |
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