DE60308640T2

DE60308640T2 - Verfahren und vorrichtung zum schlag-verdichten eines stoffes und plasmakathode dazu

Info

Publication number: DE60308640T2
Application number: DE60308640T
Authority: DE
Inventors: Stanislav Vasilyevich Kiev ADAMENKO
Original assignee: LIMITED Co "PROTON-21"; Ltd Co PROTON 21
Current assignee: LIMITED Co "PROTON-21"; Ltd Co PROTON 21
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: WO2004017685A1; AU2003232876A1; AU2003232876B2; RU2261494C2; BRPI0308818B8; DE60308640D1; CA2477960C; BRPI0308818B1; EP1464210B1; RU2003130474A; ES2272994T3; US20050200256A1; CN1295946C; ATE341186T1; BR0308818A; KR100689347B1; WO2004017685A9; CN1631063A; EP1464210A1; CA2477960A1

Description

Bereich Technik
Die Erfindung bezieht sich
auf die Technologie der Stoßkompression der kondensierten (flüssigen oder vorzugsweise harten) Substanz bis zum superdichten Zustand, bei dem die Pyknokernprozesse und die inertiale thermonukleare Synthese (im Weiteren ITS) verlaufen können, und
auf den Aufbau der Vorrichtungen für Umsetzung dieser Technologie auf Grund der relativistischen Vakuumdioden (im Weiteren RVD), einschließlich der Plasmakathoden hierfür.
Diese Technologie ist vorwiegend für Transmutation der Atomkerne chemischer Elementen einer Art in die Atomkerne anderer Elementen mit dem Ziel vorgesehen,
infolge des Experimentes die vorwiegend stabilen Isotope der chemischen Elemente zu erhalten, einschließlich der Synthese der stabilen Transuraniden, und
die die langlebigen Isotope enthaltenden radiaktiven Abfälle in die die kurzlebigen und/oder stabilen Isotope enthaltenden Materialien zu verarbeiten, was für Entseuchung der erschöpften Gamma-Strahlungsquellen z.B. auf der Basis der radioaktiven Kobalt-Isotope, die in der Industrie und Medizin breite Verwendung findet, besonders wichtig ist.
In der Zukunft kann diese Technologie zur Energiegewinnung mittels der ITS unter Verwendung der vorzugsweise harten Zielkörper dienen.
In Bezug auf die Erfindung ist hier und in Weiteren Folgendes gekennzeichnet:
mit Terminus „Zielkörper" – die für Stoßkompression einmalig verwendbare Dosis zumindest eines beliebigen Isotops von zumindest einem chemischen Element, das als Rohstoff für Gewinnung der Kernumwandlungprodukte und, auf Wunsch, als primärer Energieträger für Energiegewinnung dient.
mit Terminus „Stoßkompression" – isoentropische Impulseinwirkung der selbstfokussierenden konvergenten Dichtwelle auf zumindest einen Teil des Zielkörpers.
mit Terminus „Superdichter Zustand" – der Zustand des zumindest einen Zielkörperteils nach der Stoßkompression, in dem sein wesentlicher Substanzanteil in das kern- und nukleonelektronische Plasma umgewandelt wird.
mit Terminus „Pyknokernprozess" – die (insbesondere „kalte") Rekombinationszusammenwirkung der Komponenten des kern- und nukleonelektronischen Plasmas der zum superdichten Zustand komprimierten Zielkörpersubstanz, bei dem Änderung des zumindest Elementenbestandes des Zielkörpers geschieht.
mit Terminus „Plasmakathode" – der im Zuge des Verschleißes zu ersetzende axialsymmetrische Teil der negativen RVD-Elektode, der zu Beginn des Entladeimpulses fähig ist, aus dem Material der oberflächennahen Schicht den Plasmamantel mit dem bei Null liegendem Wert der Elektronenaustrittsarbeit zu generieren.
mit Terminus „Anodekonzentrator" – der einmalig verwendbare austauschbare axialsymmetrische RVD-Anodeteil, der bei einfachsten Demonstrationsexperimenten gänzlich aus dem vorzugsweise grundsätzlich stromleitenden Material hergestellt ist und unmittelbar als Zielkörper dient, und beim Einsatz der Vorrichtung für Industriebedürfnisse sieht dieser Teil zumindest wie einschichtiger Mantel aus hartem robusten Stoff aus, und innerhalb des Mantels ist der ausgewählte Zielkörperkörper ebenfalls axialsymmentrisch und unter Gewährleistung des akustischen Kontaktes befestigt, und
mit Terminus „Fokaler Bereich" – ist der Bereichsteil der RVD-Vakuumkammer, der umfangsmäßig einen Abschnitt der gleichen geometrischen Symmetrieachse der RVD-Elektroden umfasst, und in welchem bei fehlenden Hindernissen und bei eingegebenen Werten der emittierenden Oberfläche der Plasmakathode, der Elektronenenergie und der Stromdichte, infolge der kollektiven Selbstfokussierung der relativistischen Elektronen ein Pinch₌des elektronischen Bündels möglich ist.
Technischer Stand
Es ist theoretisch bekannt (siehe z.B. US Patent 4,401,618), dass zur Durchführung der gesteuerten nuklearen Reaktionen notwendig und ausreichend wie folgt ist:
zum ersten, ein mikroskopisch kleiner Zielkörper, dessen Masse normalerweise von einigen Mikrogrammen bis einige Milligramme beträgt, herzustellen;
zum zweiten, den fertiggeformten Zielkörper im Raum zu fixieren;
zum dritten, mit möglichst gleichmäßiger Stoßkompression des Zielkörpers an seinem ganzem Umfang, die Substanz in superdichten Zustand zu versetzen, und
zum vierten, die Zielkörpersubstanz in diesem Zustand innerhalb des für Transmutation und/oder Verschmelzung der Atomkerne ausreichenden Zeitraums zu halten, was mit Energieabgabe bzw. -aufnahme begleitet werden kann.
Es sei bemerkt, dass die o.g. Zielkörpermasseeinschränkungen vorwiegend für ITS relevant ist, denn von der Energieintensität ist 1 mg Deuterium bzw. der Mischung von Deuterium und Tritium ca. 20–30 kg Trinitrotoluol äquivalent.
Theoretisch ist auch allgemein bekannt, dass die Transmutation und/oder Kernverschmelzung praktisch gleichzeitig mit Erreichung des superdichten Zustandes verlaufen. Deshalb waren bis jetzt die Anstrengungen der Spezialisten auf dem Gebiet der Kernphysik, auf die Entwicklung der möglichst effektiven Verfahren und Mitteln für Stoßkompression der Substanz gerichtet.
Und anschließend ist theoretisch auch klar, dass:
derart Kompression nur bei Generierung eines starken mechanischen einige Dutzende Nanosekunden dauernden Impulses und Fokussierung dieses Impulses auf wesentlichem Teil der (und, maximal gestrebt, auf der ganzen) Fläche des Zielkörpers, das sich in einem von der Umwelt zuverlässig isolierten Raum befindet, möglich ist;
dass hierfür solche Mittel der zeitlichen und räumlichen Kompression des Energiestroms, wie primäre Energiequelle, zumindest ein Energiespeicher, zumindest ein Umwandler der gespeicherten Energie in einen mechanischen Stoßimpuls und mechanische Stoßvorrichtung für eine praktisch isoentropische Übergabe dieses Impulses auf das Zielkörper notwendig sind, und
die Frage über ausreichende Menge dieser Mitteln und Wechselbeziehungen darunter kann unterschiedlich gelöst werden, u. zw. abhängig von Zielen der Experimente betr. Substanzstoßkompression unter dem Vorbehalt, dass beim Anschluss an Industrienetz als erster doch nicht als einziger Energiespeicher normalerweise die Vorrichtung auf der Basis des LC-Netzes dient (s. z.B. Artikelsammlung „ENERGY STORAGE COMPRESSION AND SWITCHING" edited by W.H.Bostick, V.Nardy and O.S.F. Zucker, Plenum Press, New York and London).
Die Versuche, diese theoretischen Annahmen in die Praxis umzusetzen, waren mehrere Jahre lang ausschließlich auf die ITS gerichtet, deren industriemäßige Erschließung eine ausreichende Voraussetzung für „Übergang der Menschheit in den energetischen Paradies" zu sein schien.
Gerade deshalb wurde als aktive Substanz anfangs nur gasförmiges Deuterium bzw. Deuterium und Tritium verwendet, und die Zielkörper wurden in Form der hermetischen Hohlsphären, mit mikroskopisch kleinen (ca. 0,1 mg) Portionen der genannten Wasserstoffisotope gefüllt, hergestellt. Dann wurden auf jeder dieser Zielkörper von mehreren Seiten synchron und gleichmäßig die elektromagnetischen Strahlbündel von Laserdriver gerichtet. Durch Aufwärmung der Ummantelung wurde die Ablation (teilweise Verdampfung) ihres äußeren Teils verursacht. Infolge der Ausdehnung des verdampften Materials entstanden Rückwirkungskräfte, die zur Implosion, d.h. gleichmäßigen Kompression des inneren Teils der Ummantelung und der aktiven Zielkörpersubstanz, zum Zentrum der Sphäre gerichtet, führten (s. z.B.: 1. US Patent 4,401,618; 2. J. Lindl, Phys of Plasmas, 1995; 3. K. Mima et al., Fusion energy, 1996, IAEA, Vienna, V.3, p.13, 1996).
Dieses ITS-Schema schien tadellos zu sein. Die Impulsdauer der Laserstrahlung kann wirklich auf 1 ns gebracht werden. Dadurch wird eine effiziente zeitliche Energiestromkompression gewährt und durch eine schroffe Reduzierung der Zielkörperfläche wird auch räumliche Kompression dieses Stroms vorausgesetzt.
Das Wirkungsgrad der Lasers liegt leider nicht über 5% und dadurch wurde die Effizienz des Laserdrivers unter Berücksichtigung des Lawson-Kriteriums von Anfang an in Frage gestellt. (J.D. Lawson, Proc. Phys. Soc.., B.70, 1957). Ferner ist zur Einschaltungssynchronisierung mehrerer Laser ein kompliziertes System der automatischen Steuerung erforderlich. Und schließlich wird die Ablation mit bedeutendem Energieverlust für Aufwärmung der Ummantelung und des Zielkörpers en bloc begleitet. Deshalb ist noch keinem gelungen, gasförmige Zielkörpersubstanz in superdichten Zustand zu bringen und eine positive Ausbeute der Energie, die ihren Aufwand auf ITS-Initiierung überschreiten würde, zu erzielen.
Es sind Versuche bekannt, die für ITS-Initüerung und -Verlauf ausreichende Druck und Temperatur mittels akustischen Drivers, der zur Kavitation insbesondere in den „flüssigen" Zielkörpern führen sollte, zu schaffen (US Patents 4,333,796; 5,858,104 und 5,669,173). So wurde in der internationalen Publikation WO 01/39197 wie folgt beschrieben:

(1) thermonuklearer Kavitationsreaktor, der: zumindest eine Quelle der mechanischen Ultraschallschwingungen; vorzugsweise mehrere Schalleitungen mit Fähigkeit, diese Schwingungen im Resonanzmodus in den geschlossenen Zielkörperkörperraum bei Verstärkung der Energiestromdichte pro Flächeneinheit zu übertragen und eine Wärmeableitung in Form eines geeigneten Wärmetauschers, sowie
(2) solches Reaktorverwendungsverfahren hat, durch welches wie folgt vorgesehen wird: die Herstellung der Zielkörper mit schlechter Schalleitfähigkeit mittels Einpressens des für Kernsynthese notwendigen Brennstoffs, insbesondere des Titan- oder Litium- oder Gadoliniumdideuterides usw. in die harte Matrix aus schalleitfähigen schwer schmelzbaren Metallen wie Titan, Wolfram, Gadolinium, Osmium oder Molybdän; die Herstellung des akustischen Kontakts zwischen zumindest einer derart Matrix samt zumindest einem dieser Zielkörper und zumindest einem an die Quelle der mechanischen Ultraschallschwingungen angeschlossenen Schalleiter; die Einwirkung auf diese Matrix mittels einer Serie der Ultraschallimpulse im Resonanzmodus, die infolge der Umwandlung der kinetischen Energie der mechanischen Schwingungen in die Wärme zur mechanisch-chemischen Deuteridendestruktion und zur Pseudoverflüssigung der Zielkörper führt, und infolge der „Verdampfung" von Deuterium aus Zielkörpern praktisch eine gleichzeitige Kavitation in „flüssigen" Zielkörpern d.h., die Entstehung die Dampfbläschen und ihr Platzen unter Druck des Matrixmaterials erregt, und Abschluss des Prozesses nach Verlauf innerhalb der Zielkörper der Kernsynthesereaktionen mit Energiefreisetzung.

Der Einsatz der harten (im Ausgangszustand) Zielkörper und mechanischen Ultraschallimpulse zum Stoßpressen dieser Zielkörper scheint sehr attraktiv zu sein. Leider haben die Ultraschallquellen, wie auch Laser, einen unbedeutenden Wirkungsgrad. Darüber hinaus, zum Unterschied von Lasern ist die impulsbezogene Leistungsdichte von diesen Quellen sehr niedrig, deshalb muss das System „Ultraschallquelle – Deuteridzielkörper" in Resonanzmodus versetzt werden. Aber auch in diesem Modus wird der Hauptanteil der Energie auf Aufwärmung der Zielkörper eingesetzt und zerstreut. Darum konnte die Substanz unter Stoßkompression keinen superdichten Zustand auch bei längerem „Energieeinpumpen" in die Zielkörper erreichen.
Dementsprechend bleibt das Problem der Schaffung der praktisch effektiven Verfahren und Mitteln für Stoßkompression der Substanz bis zum superdichten Zustand aktuell.
Das perspektivische Herangehen hierzu basiert sich auf der Verwendung der seit Anfang des XX. Jh. bekannten RVD (s. z.B. 1. C.D. Child, Phys. Rev., v.32, h.492, 1911; 2.1, Langmuir, Phys. Rev., v.2, p.450, 1913).
Jede RVD hat eine Vakuumkammer, in welcher die an Speicher der elektrischen Ladung über Impulsentlader angeschlossenen Anode und Kathode befestigt sind. Bei ausreichend starker Ladung und kurzem Entladeimpuls sind diese Dioden fähig, die Sprengemission der Elektronen von der Kathodeoberfläche und ihre Beschleunigung bis zur Sublichtgeschwindigkeit mit Wirkungsgrad über 90% zu sichern.
Gerade dieser Eigenschaft der RVD als Generatoren und Beschleuniger der leistungsstarken elektronischen Bündel schenkten Physiker im Laufe des ganzen XX. Jh. ihre Aufmerksamkeit, und mehrere Modernisierungen des Aufbaus dieser Dioden insgesamt und insbesondere der Kathoden hierfür waren auf die räumliche und zeitliche Energiekompression in elektronischen Bündeln sowie auf die Verleihung diesen Bündeln der erforderlichen räumlichen Form gerichtet.
Der Versuch, das Verfahren zur Stoßkompression der Substanz in der RVD zwecks der ITS zu entwickeln, ist aus den US Patent 3,892,970 bekannt. Dieses Verfahren inkludiert Folgendes:
Herstellung des Zielkörpers in Form eines symmetrischen Körnchen der kondensierten (insbesondere harten) Substanz, u.zw. eingefrorenes Brennstoffs für thermonukleare Synthese (d.h. Deuterium oder Mischung von Deuterium und Tritium).
zum zweiten, Zuführung des Zielkörpers in den RVD-Zwischenelektrodenraum, in welchen der Ausgang für das Generierungsmittel des Anodeplasmas offen ist, und
zum dritten, praktisch synchrone Einspritzung des Anodenplasmas und impulsartige (bis zu 10 ns) ringförmige Stoßkompression des Zielkörpers mittels Kurzschließens daran des starken die Energie (ca.1 MJ) übertragenden Stroms (ca. 100 TW) über Anodeplasma.
Doch auf dieses Weise lässt sich äußerst schwer, die Zielkörpersubstanz zum superdichten Zustand zu komprimieren und diesen innerhalb des für Atomkernenfusion mit Energiefreisetzung ausreichenden Zeitraums zu erhalten, weil die Zielkörperausmaße offensichtlich kleiner als Laufstrecke der Elektronen mit Energie von ca. 1,5 meV sind. Deshalb wird die kinetische Energie der Elektronen im ganzen Zielkörperumfang praktisch augenblicklich in die Wärmeenergie umgewandelt, was zu Volumenwärmeexplosion des Kernbrennstoffs führt. Ferner lässt sich bei diesem Verfahren äußerst schwer, das Treffen des frei fliegenden Zielkörpers ins Zentrum der RVD-Ringkathode mit Entladung der Energiequelle und Bildung einer flachen Plasmaanode zu synchronisieren. Die Fokussierung des elektronischen Flusses auf dem Zielkörper kann also nur zufälligerweise, abgesehen von der Regulierung der Spannung der Entladung und der Dichte des Anodeplasmas, erreicht werden.
Die aus derselben Quelle bekannte Vorrichtung für Stoßkompression der Substanz auf der RVD-Basis hat eine sphärische mit Wärmetauscher versehene Vakuumkammer samt Zielkörperzuführungskanal, zwei zur Zentralfläche der Vakuumkammer symmetrisch platzierten Ringkathode, eine zwischen den Kathoden stehende und unmittelbar vor der Entladung des einspeisenden Stromkreises flache Plasmaanode bildende Zusatzvorrichtung für Plasmaeinspritzung.
Und schließlich hat die aus derselben Quelle bekannte Kathode einen stromleitenden Teil und ein ringförmiges Bündelungsendstück mit scharfer Kante zur Verstärkung des elektrischen Feldgradientes darauf. Während der Entladung wird die Kante dieser Kathode mit eigener Plasmaschicht bedeckt.
In dieser RVD ist praktisch unmöglich, auf den Zielkörper einen merklichen Energieanteil des ringförmigen elektronischen Bündels zu übertragen, denn der letztere schon zum Bildungszeitpunkt die Pinch-Schwelle erreicht hat und nicht stabil ist (besonders in Kombination mit der Plasmaanode, deren Parameter sich sowohl während eines Impulses als auch von einem Impuls zum andere merklich ändern).
Es wird deshalb gewünscht, dass die Anode hart ist und selbst als Zielkörper dient oder einen Zielkörper in sich inkludiert, und dass man während der Entladung gleichzeitig dem Pinch im Zwischenelektrodenraum vorbeugt, und die Selbstfokussierung des elektronischen Bündels auf der Anodeoberfläche erreicht.
Es ist bemerkenswert, dass lt. vorhandenen Angaben, auf der Suche nach derart Mitteln die Aufmerksamkeit schwerpunktmäßig nur der Profilierung der RVD-Kathodenemitter unter Verwendung der praktisch flachen Anoden geschenkt wurde. Als krasses Beispiel dazu kann die Impulselektronenquelle auf der RVD-Basis dienen, deren Plasmakathode eine profilierte Platte aus Dielektrikum sowie den auf gleiche Art und Weise profilierte stromleitende Auflage auf einem Flächenteil der o.g. Platte hat ( SU 1545826 A1 ). Bei einer Anstoßentladung kann eine solche zusammengesetzte Kathode das pinchfreie elektronische Bündel mit dem der dielektrischen Platte entsprechenden Profil bilden.
Doch für die ITS und Pyknokernprozesse ist eine möglichst gleichmäßige Zielkörperkompression, die durch Profilierung des elektronischen Bündels nicht zu erreichen ist, notwendig. Deshalb ist die beschriebene RVD, wie auch ihre Analoga, für Prozesse der Stoßkompression der Substanz bis zum superdichten Zustand praktisch nicht einsetzbar.
Die Schwierigkeit, den Pinch im Zwischenelektrodenspalt zu unterdrücken und die Selbstfokussierung der elektronischen Bündel auf der Zielkörperoberfläche zu sichern, hat mehrere Physikern in so großen Pessimismus versetzt, dass sie sich über grundsätzliche Nichttauglichkeit der RVD als Driver für Transmutationsprozesse und ITS schlüssig wurden (s. z.B.; 1. James J. Duderstadt, Gregory Moses, Inertial confinement fusion, John Wiley and Sons, New York, 1982. (2) E.P.Velikhov, S.V. Putvinsky. Fusion Power. Its status and role in the long-term prospects. In 4.2.2. drivers for intertial Control Fusion/http://relcom.website.ru/wfs-moscow, u.v.a.).
Nichtsdestotrotz dauerten die Untersuchungen in dieser Richtung an.
So wurden die im technischen Sinne am nächsten zur Erfindung stehenden Verfahren und Vorrichtung, die grundsätzlich für Stoßkompression der Substanz geeignet sind, in der den Teilchenbeschleunigern gewidmeten internationalen Konferenz (S.Adamenko, E.Bulyak et.al. Effect of Auto-focusing of the Electron Beam in the Relativistic Vacuum Diode. In Proceedings of the 1999 Particle Accelerator Conference, New York, 1999) und in einem späteren Artikel (V.I. Vysotski, S.V. Adamenko et.al. Creating and Using of superdense micro-beams of relativistic electrons. Nuclear Instruments and Methods in physics Research A 455, 2000, pp.123–127) dargestellt.
Das Verfahren zur Stoßkompression der Substanz, das von Spezialisten den genannten Quellen leicht zu entnehmen ist, umfasst Folgendes:
Herstellung des Zielkörpers in Form derart axialsymmetrischen Teils aus kondensierter Substanz, der zumindest als Teil der RVD-Anode dient (u.zw. in Form der halbkugeliger Spitze des Nadelanodekonzentrators, dessen Durchmesser etwa einige Millimeter beträgt),
Einstellung des Zielkörpers in die RVD, die auch mit axialsymmetrischer Plasmakathode ausgerüstet ist, die sich praktisch an der mit genanntem Anodekonzentrator gleichen geometrischen Achse befindet und von diesem einige Millimeter Abstand hat, und
Anstoßentladung der Stromquelle auf die RVD im Modus der Selbstfokussierung des elektronischen Bündels auf der Oberfläche des Anodekonzentrators.
Die Vorrichtung für Stoßkompression der Substanz ist auf diese Weise auf RVD-Basis ausgeführt. Sie hat:
ein robustes gasdichtes Gehäuse, dessen Teil aus stromleitendem Material in axialsymmetrischer Ausführung hergestellt ist und die Vakuumkammer einschränkt, sowie
die in dieser Kammer praktisch an der gleichen geometrischen Achse befestigten axialsymmetrischen Plasmakathode und Anodekonzentrator, von denen zumindest die Plasmakathode an die Hochvolt-Impulsstromquelle angeschlossen ist.
Die Kathode war nach klassischem Schema ausgeführt, u.zw. in Form des „stromleitenden, sich in der Richtung Anode verengenden (normalerweise metallischen) Kerns – dielektrisches Stirnelementes", dessen Stirnperimeter und -fläche den Perimeter und Querschnitt des genannten Kerns nicht überschreitet (Mesyats G.A. Cathode Phenomena in a Vacuum discharge: The Breakdown, the Spark and the Arc.-Moscow: Nauka Publishers, Moscow, 2000, p.60 or Mesyats G.A. „Vacuum discharge Effects in the Diodes of Hight-Current Electron Accelerators", IEEE Trans. On Plasma Science. V.19, N.5, Oct. 1991).
Durch Verleihung beiden Elektroden der spezifischen geometrischen Formen gelang es, den Pinch in dem Raum zwischen RVD-Elektroden zu unterdrücken, das elektronische Bündel zuzuspitzen und seine Selbstfokussierung auf dem unbedeutenden Teil der Anodekonzentratorsoberfläche zu sichern.
Diese tatsächlich punktweise Einwirkung auf den Anodekonzentrator ist nur für Demonstrierung der RVD-Einsatzbarkeit für Stoßkompression der Substanz geeignet, aber die Substanzkompression bis zum superdichten Zustand im wesentlichen Teil des Zielkörpervolumens bei jeder nachfolgenden Anstoßentladung wird nicht garantiert.
Kurzdarlegung des Erfindungszwecks
Im Zusammenhang mit oben angeführtem Inhalt ist der Erfindung folgende Aufgabe zugrunde gelegt:
zum ersten ist durch Änderung der Bedingungen der Vorgangsausführung ist derart Verfahren der Stoßkompression zu schaffen, bei dem der wesentliche Teil der Zielkörpersubstanz bei jeder nachfolgenden Anstoßentladung auf RVD zum superdichten Zustand komprimiert werden kann:
zum zweiten, ist durch Änderung der Form und gegenseitigen Platzierung der Elektroden in der RVD derart Vorrichtung für Substanzstoßkompression zu schaffen, die die praktische Verfahrensumsetzung ermöglicht, und
zum dritten ist durch Änderung der Form und des Größenverhältnisses der stromleitenden und dielektrischen Teile derart axialsymmetrische Plasmakathode zu schaffen, die die sparsamste praktische Verfahrensumsetzung ermöglicht.
Der erste Teil der gestellten Aufgabe ist dadurch gelöst, dass beim Stoßkompressionsverfahren unter RVD-Verwendung mit der axialsymmetrischen und mit stromleitenden Wänden versehenen Vakuumkammer, axialsymmetrischen Plasmakathode und axialsymmetrischem Anodekonzentrator, das Folgendes inkludiertt:
Herstellung des Zielkörpers in Form des axialsymmetrischen Teils aus kondensierter Substanz, der zumindest als Teil des Anodekonzentrators dient,
Einsteckung des Anodekonzentrators in die RVD mit einem Spalt zur Plasmakathode praktisch an der gleichen geometrischen Achse und
Anstoßentladung der Stromquelle auf die RVD im Modus der Selbstfokussierung des elektronischen Bündels auf der Fläche des Anodekonzentrators.
Gemäß Erfindung:

wird die axialsymmetrische Plasmakathode in Form des stromleitenden Stabs mit dielektrischem Stirnelement verwendet, dessen Rückflächenperimeter zumindest an der zur Kathodesymmetrieachse senkrechten Fläche den Perimeter dieses Stabs samt kontinuierlichem Spalt umfasst, und die emittierende Fläche größer als maximaler Querschnitt des Anodekonzentrators ist;
wird der Anodekonzentrator mit solchem Spalt zur Plasmakathode eingestellt, bei welchem das Zentrum der Betriebsflächenkrümmung der Anodekonzentrators innerhalb des fokalen Raums des kollektiv selbstfokussierenden elektronischen Bündels liegt, und
wird auf Anodekonzentrator mittels elektronischen Bündels mit Leistung von Elektronen mindestens 0,2 meV, Stromdichte mindestens 10⁶ A/cm² und Dauer von maximal 100 ns eingewirkt.

Die Ergebnisse der Umsetzung dieses Verfahrens erwiesen sich als unerwartet auch für den Erfinder, der danach mehr als 10 Jahre lang strebte. So gelang es bei Verwendung der einfachsten monometallischen Zielkörper aus reinem Kupfer, Tantal, und anderen Materialien gelang es, infolge des Experimentes Folgendes festzustellen:
der bedeutende Massenanteil jedes Zielkörpers ist nach Stoßkompression zertreut und in Form der Anhäufungen der Transmutationsprodukte an den Wänden der RVD-Vakuumkammer und/oder an der nachstehend angegebenen Abschirmung sedimentiert;
einzelne Anhäufungen waren ihrem Elementbestand nach ziemlich homogen;
in den Anhäufungen waren tatsächlich nicht nur stabile Isotope der z. Zt. bekannten chemischen Elemente, die in der Zielkörpersubstanz als Beimischungen nicht präsent waren, sonder auch relativ stabile Isotope der z.Zt. nicht bekannten und noch nicht identifizierten Transuraniden entdeckt;
der Isotopenbestand der Trasmutationsprodukte der Zielkörpersubstanz wies wesentliche Unterschiede von Informationsangaben über Isotopenbestand derselben Elemente in der Erdrinde auf;
die positive Wärmeenergieausbeute aus der Transmutationszone war nicht festzustellen.
Darin besteht der Grundsatzunterschied zwischen der erfindungsgemäßen und der traditionellen Transmutation mittels Beschusses harter Zielkörper (z.B. aus Kupfer bzw. Molybdän) mit Ionen (normalerweise Deuteronen), die aus den Quellen mit magnetisch fixiertem Anodeplasma gewonnen und auf komplizierten und betriebsgefährlichen Impulsbeschleunigern bis zu Bündeln mit Leistung ca 1 kW bei Ionenleistung von mehr als 5 MeV beschleunigt werden (s. z..B. US Patent 5,848,110). Bei diesen Prozessen gelingt es, tatsächlich nur offenkundig bekannte, vorwiegend radioaktive Isotope von offenkundig bekannten chemischen Elementen, z.B. Zn⁶⁵, Mo⁹⁹, I¹²³, O¹⁵ usw., zu gewinnen, während das erfindungsgemäße Verfahren zumindest für Synthese der Transuraniden in den für chemische Untersuchungen ausreichenden Mengen praktisch geeignet ist.
Die oben angeführten und nachstehend detailliert beschriebenen Ergebnisse der erfindungsgemäßen Verfahrenumsetzung lassen vermuten, dass auf dem bedeutenden Teil der Oberfläche des Anodekonzentrators kollektive Selbstfokussierung des elektronischen Bündels passiert, und in der oberflächennahen Schicht wird dadurch ein mechanischer solitonähnlicher und zur Symmetrieachse der Zielkörpers konvergierender Dichteimpuls erregt. Durch diesen Impuls wird die vom elektronischen Bündel erhaltene Energie auf den Teil der Zielkörpersubstanz in der Nähe ihrer Symmetrieachse isoentropisch übertragen. Die vordere Front dieses Impulses tendiert zu einer sphärischen Form. Deshalb im Zuge der Annäherung der solitonähnlichen Impulses zu einem kleinen Volumen mit Zentrum an der Zielkörpersymmetrieachse wird seine vordere Front eingezwirnt, und die Energiedichte darin bis zu der Größe steigt, welche für Erreichung des superdichten Zustandes und für Verlauf der Pyknokernprozesse ausreichend ist. Wie nachstehend detailliert angeführt, gerade deshalb gelingt es, die Transmutationskernreaktionen mit Erhalt eines breiten Spektrums der Isotope mittels des einfachsten (und, was wichtig ist, praktisch betriebssicheren) Elektronenbeschleunigers von Typ RVD bei minimalem Energieaufwand zu ermöglichen.
Das erste Zusatzmerkmal besteht darin, dass im RVD-Bestand derart Plasmakathode verwendet wird, bei welcher der stromleitende Stab zugespitzt ist, und das dielektrische Stirnelement eine Öffnung zwecks Aufsetzens auf den genannten Stab hat, dessen Aufsetzteil sich samt Spitze innerhalb der genannten Öffnung befindet. Dies ermöglicht, den RVD-Zwischenelektrodenspalt zumindest teilweise einzustellen und die Funktion der Plasmakathode zu stabilisieren, was für Testoptimierung des Stoßkompressionsprozesses besonders wichtig ist.
Das zweite Zusatzmerkmal besteht darin, dass der Zielkörper, dessen Durchmesser zwischen 0,05 und 0,2 der maximalen Querschnitt des Anodekonzentrators gewählt wird, als ein Einsatz in den Zentralteil des RVD-Anodekonzentrators geformt wird. Dies ermöglicht, jedes Material unabhängig von seiner Stromleitfähigkeit, u. zw. sowohl im festen als auch im flüssigen Zustand, als das zum superdichten Zustand zu komprimierende Objekt zu verwenden. Natürlich werden die Flüssigkeiten zuvor entweder in der harten Ummantelung des Anodekonzentrators oder in einem nach der Abdichtung in den Anodekonzentrator unter Gewähr eines dichten akustischen Kontaktes einzusteckenden separaten Mantel eingekapselt.
Das dritte Zusatzmerkmal besteht darin, dass zumindest dem zur Plasmakathode gedrehten Anodekonzentratorteil die sphäroidische Form verliehen wird. Dies ermöglicht, dem mechanischen solitonähnlichen Dichteimpuls einen mikroskopisch kleinen Volumen zu verleihen und auch bei minimalem Energieaufwand (ca. 300–1000 J) innerhalb der RVD pro ein „Schuß" die Stoßkompression der Substanz jedes ordentlichen Zielkörpers bis zum superdichten Zustand mit Erhalt der 10¹⁷–10¹⁸ Atomen als Transmutationsprodukte zu erzielen.
Das vierte Zusatzmerkmal besteht darin, dass der Zielkörper als sphäroidischer Teil geformt wird, der innerhalb des Anodekonzentrators auf die Weise fest fixiert wird, dass die Zentren des internen und externen Sphäroides praktisch zusammenfallen. Dadurch gelingt es, den Output des transmutierten Materials merklich zu steigern.
Das fünfte Zusatzmerkmal besteht darin, dass man auf Anodekonzentrator mittels des elektronischen Bündels mit Elektronenenergie bis zu 1,5 meV, Stromdichte max. 10⁸ A/cm² und Dauer max 50 ns einwirkt. Diese Modi sind ausreichend für Verlauf der Pyknokernprozesse in den Zielkörpern, die aus den stabilsten Atomen der chemischen Elementen des „mittleren Teils" der Mendelejews Periodentabelle besteht.
Das sechste Zusatzmerkmal besteht darin, dass die Stromdichte innerhalb des elektronischen Bündels max 10⁷ A/cm² beträgt, was für eine effektive Stoßkompression der meisten kondensierten Zielkörper ausreicht.
Das siebente Zusatzmerkmal besteht darin, dass der Restdruck in der RVD-Vakuumkammer max. bei 0,1 Pa gehalten wird, was zum Ausschluss der Gasentladung zwischen RVD-Elektroden vollkommen ausreicht.
Die gestellte Aufgabe ist in ihrem zweiten Teil dadurch gelöst, dass in der Stoßkompressionsvorrichtung auf der RVD-Basis, die Folgendes inkludiert:
ein robustes gasdichtes Gehäuse, dessen Teil aus stromleitendem Material in axialsymmetrischer Ausführung hergestellt ist und die Vakuumkammer einschränkt, sowie
die in der Vakumkammer mit einem Spalt praktisch an der gleichen geometrischen Achse eingestellten axialsymmetrischen Plasmakathode und Anodekonzentrator, von denen zumindest die Kathode an die Hochvolt-Impulsstromquelle angeschlossen ist, ist
erfindungsgemäß

die Plasmakathode in Form des stromleitenden Stabs mit dielektrischem Stirnelement hergestellt, dessen Rückseitenperimeter zumindest an der zur Kathodesymmetrieachse senkrechten Fläche den Perimeter dieses Stabs samt kontinuierlichem Spalt umfasst, und die emittierende Fläche ist größer als maximaler Querschnitt des Anodekonzentrators;
zumindest einer der RVD-Elektroden mit Zwischenelektrodenspalteinstellvorrichtung ausgestattet, und
beträgt der Abstand von der geometrischen Gesamtachse der o.g. Plasmakathode und des Anodekonzentrators zur Innenseite der stromleitenden Vakuumkammerwand mehr als 50d_max beträgt, wo d_max maximaler Querschnitt des Anodekonzentrators ist.

Wie in obigen Kommentaren zum erfindungsgemäßen Verfahrensgegenstand angegeben, ist die RVD mit Gesamtheit der o.a. Merkmale zumindest für Transmutation der Atomkerne chemischer Elementen einer Art in die Atomkerne anderer Elementen geeignet
Das erste Zusatzmerkmal besteht darin, dass der stromleitende Stab der Plasmakathode zugespitzt ist, und das dielektrische Stirnelement eine Öffnung zwecks Aufsetzens auf den genannten Stab hat, dessen Aufsetzteil sich samt Spitze innerhalb der genannten Öffnung befindet. Dieser Aufbau ermöglicht, mittels Verschiebung des dielektrischen Stirnelements im Verhältnis zum stromleitenden Stab die Funktion der Plasmakathode zu stabilisieren und den RVD-Zwischenelektrodenspalt zumindest teilweise einzustellen
Das zweite Zusatzmerkmal besteht darin, dass Anodekonzentrator rundförmig im Querschnitt ist und gänzlich aus dem in der Grundmasse stromleitenden und zu transmutierenden Material hergestellt ist. Dies ermöglicht, anhand der einfachsten Muster aus Reinmetallen bzw. Metallegierungen den Transmutationseffekt zu demonstrieren und insbesondere Transuraniden zu erhalten.
Das dritte Zusatzmerkmal besteht darin, dass der Anodekonzentrator als zusammensetzbarer Teil ausgeführt ist und zumindest einen einschichtigen harten Mantel sowie einen mit diesem Mantel fest gefassten einsetzbaren Zieldrehkörper in Form hat, der aus einem beliebigen kondensierten Material hergestellt ist und den den Durchmesser innerhalb (0,05–0,2) 50d_max hat, wo d_max maximaler Querschnitt des Anodekonzentrators ist. Dies ermöglicht, die Substanzstoßkompression nicht nur zwecks Atomkernentransmutation sondern auch zwecks Energiegewinnung im Bereich des Verlaufs der Pyknokernprozesse bei bedeutender Überschreitung (zumindest eine Größenordnung mehr) des Lawson-Kriteriums durchzuführen.
Das vierte Zusatzmerkmal besteht darin, dass im teil des Anodekonzentrators zumindest eine Abschirmung aus einem vorzugsweise stromleitenden Material aufgestellt ist. Diese kann einen Anteil der bei Stoßkompression vor Erreichung durch Zielkörper des superdichten Zustandes erhaltenen Produkte von Pyknokernprozesse auffangen und als Zusatzzielkörper für Kernzusammenwirkungen bei Zerstreuung der Anodekonzentratorteilchen dienen.
Das fünfte Zusatzmerkmal besteht darin, dass die o.g. Abschirmung als ein dünnwandiger Drehkörper ausgeführt ist, dessen Durchmesser mindestens 5 d_max beträgt und welcher von der zur Plasmakathode (4, 5) nächstliegenden Stirnfläche dieser Anode bis zu 20 d_max entfernt ist, wo d_max maximaler Anodekonzentratorsquerschnitt (6) ist. Unter diesen Bedingungen fördert die stromleitende Abschirmung die Selbstfokussierung des elektronischen Bündels auf dem größten Flächenteil des Anodekonzentrators und fängt einen merklichen Anteil der Produkte der Pyknokernprozesse auf.
Das sechste Zusatzmerkmal besteht darin, dass der o.g. dünnwandige Drehkörper von der Seite des Anodekonzentrators eine glatte bzw. eingebogene Oberfläche hat. Dies verlangsamt wesentlich die Beschlagung der Wände der RVD-Vakuumkammer, welche die Produkte der Pyknoprozesse enthält.
Die gestellte Aufgabe ist in ihrem dritten Hilfsteil dadurch gelöst, dass in der axialsymmetrischen Plasmakathode, die den stromleitenden Stab für Anschluss an Hochvoltimpulsstromquelle und dielektrisches Stirnelement hat, erfindungsgemäß zumindest in der zur Kathodensymmetrieachse senkrecht orientieren Fläche der Perimeter der Rückfläche des dielektrischen Stirnelements den Perimeter des genannten Stabs samt kontinuierlichem Spalt umfasst.
Das dielektrische Stirnelement dieser Kathode wird bei Durchschlag an der Oberfläche praktisch augenblicklich mit Plasma bedeckt. Der Wert der Austrittsarbeit der Elektronen aus diesem Plasma liegt bei Null. Deshalb fallen die Werte des Stroms in dem RVD-Zwischenelektrodenspalt und, respektive, die der Gesamtenergie der Elektonen im Bündel mit den physikalisch zulässigen Grenzwerten dieser Parameter praktisch zusammen. Gerade deshalb wird der erfindungsgemäße Einsatz der Plasmakathode in den RVD-gestützten Vorrichtungen zwecks der Stoßkompression der Substanz bevorzugt.
Das erste Zusatzmerkmal besteht darin, dass der stromleitende Stab der Plasmakathode zugespitzt ist, und das dielektrische Stirnelement eine Öffnung zwecks Aufsetzens auf den genannten Stab hat, dessen Aufsetzteil sich samt Spitze innerhalb der genannten Öffnung befindet. Wie oben erwähnt, ermöglicht dies, die Plasmakathode zumindest als eines der Mitteln der Einstellung des RVD-Zwischenelektrodenspaltes zu verwenden.
Das zweite Zusatzmerkmal besteht darin, dass das dielektrische Stirnelement eine Grundöfnung hat, was bei der Einstellung des RVD-Zwischenelektrodenspaltes bevorzugt wird.
Das dritte Zusatzmerkmal besteht darin, dass das dielektrische Stirnelement eine Durchöfnung hat, was bei der Einstellung der Bildung der Plasmawolke beim Durchschlag und Stabilisierung der RVD-Funktion bevorzugt wird.
Das vierte Zusatzmerkmal besteht darin, dass das dielektrische Stirnelement aus dem Material hergestellt ist, der aus der Gruppe gewählt wurde, die aus den Kohlenstoffketten-Polymere mit einfachen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen, Kompositionsmaterialien mit organischen Binders wie Getinax oder Textolit, Ebenholz, natürlicher bzw. synthetischer Glimmer, Reinmetaloxiden der Gruppen III–IV des Mendelejews Periodensystems, anorganischem Glas, Pyrokeramik, keramischen Dielektriken sowie Basaltfasernfilz zusammengestellt ist.
Diese Vorzugsaufstellung ermöglicht, die dielektrischen Mterialien unter Berücksichtigung verschiedener Forderungen zu wählen. Die o.g. organischen Materialien und Basaltfasernfilz sind aus Gründen der Herstellungsfreundlichkeit der dielektrischen Stirnelemente und deren Manipulierung bei Einstellung des RVD-Zwischenelektrodenspaltes, und die anderen genannten anorganischen Materialien ausgehend von ihrer Verscheißbeständigkeit und von ihrem minimalen Einfluss auf Restdruck in der RVD-Vakuumkammer nach jedem ordentlichen Schuss wünschenswert.
Das fünfte Zusatzmerkmal besteht darin, dass das dielektrische Stirnelement eine erweiterte Oberfläche hat, was die Bildung der Plasmawolke beim Durchschlag erleichtert.
Das sechste Zusatzmerkmal besteht darin, dass die minimale Querschnitt des o.g. dielektrischen Stirnelements c_{dse min} = (5–10) × c_{ss max} und die Länge dieses Stirnelements l_dse = (10–20) × c_{ss max}, wo _{ss max} maximaler Querschnitt des stromleitenden Stabs ist. Bei solchen relativen Größen der Teile der Plasmakathode ist der Pinch in der RVD-Zwischenelektrodenraum ausgeschlossen und die Selbstfokussierung des elektronischen Bündels auf dem wesentlichen teil des Anodekonzentrators garantiert.
Es soll klar sein,
dass bei der Wahl konkreter Variante der Erfindungsumsetzung die o.a. Zusatzmerkmale mit erfinderischem Vorhaben frei kombinierbar sind;
dass dieses Vorhaben in den Grenzen der Patentansprüche, unter Einsatz normaler Kenntnisse der Spezialisten ergänzt und/oder präzisiert werden kann, und
dass die nachstehend beschriebenen Vorzugsbeispiele der Erfindungsvorhabensumsetzung den Rechtsumfang auf Grund der Erfindung auf keine Weise einschränken.
Kurzbeschreibung der Figuren
Des Weiteren wird der Zweck der Erfindung (an Beispielen der Kerntransmutation in Pyknokernprozessen) durch detaillierte Beschreibung des Vorrichtungsaufbaus sowie der Art und Weise der Substanzstoßkompression unter Verweis auf die beiliegenden Figuren erläutert, auf welchen Folgendes dargestellt ist:
auf der 1 – konstruktives Schema der gegenseitigen Platzierung der RVD-Elektroden mit Angabe der einstellbaren geometrischen Parameter;
auf der 2 – Strukturschema der Hochvoltimpulsstromquelle;
auf der 3 – Vorzugsaufbau der axialsymmetrischen Plasmakathode (im Längsschnitt an der Symmetrieachse);
auf der 4 – Ansicht der Rückfläche der axialsymmetrischen Plasmakathode in der Fläche IV-IV (mit Querschnitt des stromleitenden Stabs);
auf der 5 – der axialsymmetrische Einstück-Anodekonzentrator, der unmittelbar als Zielkörper für Demonstration der Substanzstoßkompression bis zum superdichten Zustand (im Längsschnitt an der Symmetrieachse) verwendet wird;
auf der 6 – der hohle axialsymmetrische Anodekonzentrator mit einsteckbarem sphäroidischen Zielkörper, welcher z.B. zumindest für teilweise Transmutation der langlebigen radioaktiven Isotope ausgewählter chemischen Elemente zu stabilen Isotopen der vorwiegend anderen chemischen Elemente (im Längsschnitt an der Symmetrieachse) vorgesehen ist;
auf der 7 – Graphische Darstellung der Spannungs- und Stromstärkeänderungen im RVD-Entladeimpuls;
auf der 8 – Graphische Darstellung der absoluten (in Massenprozent) Verteilung der chemischen Elemente nach Massen der Atomkerne in Transmutationsprodukten von chemisch reinem Kupfer;
auf der 9 – Graphische Darstellung der relativen Verteilung derselben chemischen Elemente nach Massen der Atomkerne in Transmutationsprodukten von chemisch reinem Kupfer;
auf der 10 – Graphische Darstellung der absoluten (in Massenprozent) Verteilung der chemischen Elemente nach Massen der Atomkerne in Transmutationsprodukten von chemisch reinem Tantal;
auf der 11 – Graphische Darstellung der relativen Verteilung derselben chemischen Elemente nach Massen der Atomkerne in Transmutationsprodukten von chemisch reinem Tantal;
auf der 12 – Graphische Darstellung der absoluten (in Massenprozent) Verteilung der chemischen Elemente nach Massen der Atomkerne in Transmutationsprodukten von chemisch reinem Blei;
auf der 13 – Graphische Darstellung der relativen Verteilung derselben chemischen Elemente nach Massen der Atomkerne in Transmutationsprodukten von chemisch reinem Blei;
auf der 14 – der Bezugsmassenspektrum der Nickelisotope, der infolge der Forschung des natürlichen Nickels erhalten wurde und mit natürlicher Verbreitung solcher Isotope in der Erdrinde zusammenfällt;
auf der 15 – der Massenspektrum der relativern Verteilung der Nickelisotope in einer der Anhäufungen an der Kupferabschirmung, die infolge der Pyknokernprozesse in einem Einstück-Kupferzielkörper erhalten sind (Muster Nr. 1);
auf der 16 – derselbe Massenspektrum wie auf der 16, der nach der Forschung einer anderen Anhäufung der Nickelkerne auf derselben Abschirmung erhalten wurde;
auf der 17 – Mikroaufnahme des Produktes der Stoßkompression der Substanz bis zum superdichten Zustand in Form der in die Kupferabschirmung eingeschlagenen und durch Ionenbündel teilweise gebeizten eisernen Hemisphäre mit einer sphärischen Vertiefung.
Beste Varianten der Erfindungsumsetzung.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung (siehe 1) auf der RVD-Basis ausgeführt. Ihre wesentlichen Bestandteile sind:
ein robustes gasdichtes Gehäuse 1, dessen Teil aus stromleitendem Material (z.B. aus Kupfer oder rostfreiem Stahl) in axialsymmetrischer Ausführung hergestellt ist und die im Betriebszustand mit einer dielektrischen Kantendeckel 2 verschlossene Vakuumkammer, die bei Notwendigkeit über zumindest über einen extra speziell nicht bezeichneten Stutzen an die Vakuumpumpe angeschlossen wird, einschränkt;
ein nichtverzehrender axialsymmetrischer stromleitende Stab, vorzugsweise rund im Querschnitt und vorwiegend kegelförmig im Längsschnitt, welcher in der Deckel 2 hart und hermetisch befestigt ist und zum Anschluss der RVD an die unten beschriebene Hochvolt-Impulsstromquelle dient;
austauschbare (im Zuge des Verschleißes) axialsymmetrische Plasmakathode, die Folgendes hat:

– stromleitenden Stab 4, dessen Endteil im Stab 3 befestigt ist, und
– das mit dem Stab 4 fest verbundene dielektrische Stirnelement 5, dessen Stirnfläche größer als Querschnitt des Stabs 4 ist;

6

7

8

6

4

5

6

5

6

Die RVD-Hochvoltimpulsstromquelle (siehe 2) kann im einfachsten Falle als das den Spezialisten gut bekannte System, das zumindest einen Kapazitäts- bzw Induktionsenergiespeicher mit zumindest zwei Plasma – (bzw. anderen) Stromunterbrecher inkludiert, ausgeführt werden. Es werden jedoch derart Hybrid-Stromquellen (s. z.B.: l.P.F. Ottinger, J.Appl.PHys., 56, No. 3, 1984; 2.

24,
12, c.1078, 1984) bevorzugt, die serienmäßig angeschlossenen (siehe 2):
Eingangstransformator 9 mit Anschluss an Industriestromnetz und Hochvoltausgangswicklung;
LC-Speicherstromkreis 10, der die extra nicht gekennzeichneten Kondensatoren und Induktivitätselemente enthält, und
Block 11 der Entladestromsplasmaunterbrechung im LC-Stromkreis, welcher einige den Spezialisten gut bekannten in einer Fläche symmetrisch platzierten Plasmakanonen enthält, deren Zahl (insbesondere bis 12 Stck.) normalerweise der Zahl der Kondensatoren im Bestand des LC-Stromkreises gleich ist.
Natürlich sind neben den o.g. Leistungsstromblocks in die RVD-Impulsstromquellen normalerweise solche nicht extra aufgezeichneten Impulsstrom- und Spannungsmessvorrichtungen wie zumindest ein Rogowskis Gürtel und zumindest ein Kapazitätsspannungsteiler mit eingeschlossen.

Eine derart Quell wurde für RVD-Versorgung bei den nachstehend beschriebenen Experimenten betr. der Stoßkompression der Substanz bis zum superdichten Zustand verwendet. Mittels dieser Quelle konnten folgende Grenzwerte der gesteuerten Parameter erreicht werden:

Durchschnittliche Elektronenenergie im Bündel	von 0,2 bis 1,6 MeV
Existenzdauer des elektronischen Bündels	bis 100 ns
Leistung des elektronischen Bündels	von 2 × 10⁹ bis 0,75 × 10¹² W
Stromintensität der Hochvoltentladung	von 10 kA bis 500 kA

Zwecks effizienter Umsetzung des Stoßkompressionsverfahrens der Substanz bei Herstellung einzelner RVD-Bestandteile sowie der Zielkörper ist die Einhaltung einer Reihe der Zusatzbedingungen zu empfehlen.
So ist z.B. wichtig, dass der Abstand von der geometrischen Gesamtachse der Plasmakathode 4, 5 und des Anodekonzentrators 6 zur Innenseite der stromleitenden Vakuumkammerwand des Gehäuses 1 mehr als 50d_max ist, wo d_max maximaler Querschnitt des Anodekonzentrators 6 ist.
Es ist zweckdienlich, dass die Plasmakathode (siehe 3) den zugespitzten stromleitenden Stab 4 und dielektrisches Stirnelement 5 mit einer Grund- bzw. Durchöffnung hat. Dieses Stirnelement 5 soll mit geringfügiger Verspannung auf den Stab so aufgesetzt werden, dass der Aufsetzteil des Stabs 4 sich samt Spitze innerhalb der genannten Öffnung befindet. Dabei kann die Form dieser Öffnung und die des Querschnitts 4 (unter Einhaltung der Axialsymmetrie) nicht rund (z.B. ovalförmig; elliptisch, sternartig, wie auf der 4 gezeigt, usw) im Querschnitt sein.
Zweckdienlich ist auch, dass der Rückflächenperimeter des dielektrischen Stirnelements 5 (siehe 4), zumindest an der zur Plasmakathodesymmetrieachse senkrechten Fläche den Perimeter des stromleitenden Stabs 4 samt kontinuierlichem Spalt umfasst. Es ist klar, dass diese Bedingung nur bei unterschiedlichen Querschnittumrissen des Stabs 4 und des Stirnelements 5 erfüllt werden kann.
Es ist sehr wünschenswert, dass das dielektrische Stirnelement 5 der Plasmakathode eine erweiterte (z.B. von vorn raue, wie in der 4 aufgezeichnet, bzw. zumindest in einer beliebigen Richtung absichtlich geriffelte) Außenfläche hat. Es können insbesondere die Stirnelemente 5 verwendet werden, die im Querschnitt die Form eines axialsymmetrischen mehrstrahligen Sterns haben.
Es wird gewünscht, dass die minimale Querschnitt c_{dse min} des o.g. dielektrischen Stirnelements 5 im Bereich (5–10) × c_{ss max} gewählt ist und die Länge l_dse dieses Elements im Bereich (10–20) × c_{ss max}, wo _{ss max} maximale Querschnitt des stromleitenden Stabs 4 ist, liegt.
Das Stirnelement 5 der Plasmakathode kann aus beliebigem dielektrischen Material hergestellt werden, das, bei einer ausgewählten Form und jeweiligen Größen, zum Durchschlag bei ausgewählter Betriebsspannung in der RVD-Zwischenelektrodenspalt fähig ist.
Es ist wünschenswert, dass dieses Material aus der Gruppe gewählt wird, die aus den Kohlenstoffketten-Polymere mit einfachen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen, Kompositionsmaterialien mit organischen Binders wie Getinax oder Textolit, Ebenholz, natürlicher bzw. synthetischer Glimmer, Reinmetaloxide der Gruppen III–IV des Mendelejews Periodensystems, anorganisches Glas, Pyrokeramik, Basaltfasernfilz sowie keramische Dielektriken zusammengestellt ist
Wie oben erwähnt, kann der axialsymmetrische Anodekonzentrator 6:
entweder Einstück (s. 5) bestehend aus einem beliebigen stromleitenden in der Masse metallischen Material (einschließlich sowohl der Reinmetalle als auch deren Legierungen), z.B. Kupfer, Tantal, Blei usw.
oder (s. 6) zumindest einen einschichtigen vorwiegend sphäroidischen Mantel aus einem vorzugsweise harten Material sowie einen darin fest fixierten einsteckbaren axialsymmetrischen Zielkörper 7 aus einer beliebigen kondensierten (harten oder flüssigen) der Stoßkompression zu unterziehenden Substanz, darstellen.
Die maximale Größe des einsteckbaren axialsymmetrischen Zielkörpers 7 wäre im Bereich 0,05–0,2) × d_max zu wählen, wo d_max maximaler Querschnitt des Anodekonzentrators (6) en bloc ist. Unabhängig von der geometrischen Form des Zielkörpers 7, soll dieser innerhalb des Anodekonzentrators 6 so befestigt werden, dass das Zielkörperflächenkrümmungszentrum mit Arbeitsflächenkrümmungszentrum des Anodekonzentrators 6 praktisch zusammenfällt. Ganz wichtig ist, dass die Anhäufungsdichte im Material des Anodekonzentrators 6 und in dem des Zielkörpers 7 möglichst niedriger ist, und der akustische Kontakt zwischen diesen Teilen gewährleistet wird.
Die im Endteil des Anodekonzentrators 6 aufzustellende Abschirmung 8 ist normalerweise aus einem stromleitenden Material hergestellt und die Form eines vorwiegend dünnwandigen Drehkörpers hat. Der Durchmesser der Abschirmung 8 soll mindestens 5 d_max und ihre Entfernung von der Stirnfläche dieses Anodekonzentrators 6 bis zu 20 d_max betragen, wo d_max maximaler Querschnitt des Anodekonzentrators (6) ist. Wünschenswert ist, dass die Abschirmung 8 seitens der Stirnfläche des Anodekonzentrators 6 eine glatte bzw. eingebogene Oberfläche hat (s. 5, 6).
Das Stoßkompressionsverfahren der Substanz mittels der obenbeschriebenen Vorrichtung setzt in Allgemeinem Folgendes voraus:

a) Anschluss des stromleitenden Stabs 4 der o.b. Plasmakathode an den nichtverzehrenden stromleitenden Stab 3,
b) Herstellung einer Reservemenge der austauschbaren axialsymmetrischen Anodekonzentratoren 6 mit vorzugsweise abgerundeten Stirnflächen in einer der zwei Versionen u.zw.: entweder in Form des Einstückteils aus dem der Stoßkompression (und Transmutation bzw. einer anderen Kernumwandlung) zu unterziehenden Material, oder in Form der vorzugsweise einschichtigen Mäntel, in welche die Zielkörper 7 aus dem (bei Notwendigkeit vorab eingekapselten) der Stoßkompression (und Transmutation bzw. einer anderen Kernumwandlung) zu unterziehenden Material dicht eingesteckt sind;
c) auf Wunsch die Ausrüstung zumindest einiger Anodekonzentratoren 6 mit stromleitenden Abschirmungen 8 aus Kupfer, Blei, Niobium, Tantal usw.;
d) Einstellung jedes nachfolgenden Anodekonzentrators 6 in die Vakuumkammer des RVD-Gehäuses 1 praktisch an der mit Plasmakathode 4, 5 gleichen geometrischen Achse;
e) Spalteinstellung zwischen den Stirnflächen des dielektrischen Stirnelements der Plasmakathode und des Anodekonzentrators 6 auf die Weise, dass der Flächekrümmungszentrum der Stirnfläche des Anodekonzentrators 6 bei Anstoßentladung der Stromquelle auf die RVD sich innerhalb des fokalen Bereichs des kollektiv selbstfokussierenden elektronischen Bündels befindet;
f) Zusperrung der Vakuumkammer mittels Aufbaus des Kantendeckels 2 aus einem dielektrischen Material auf den Flansch des robusten gasdichten stromleitenden Gehäuses 1 der RVD;
g) Vakuumbehandlung der Kammer im Gehäuse 1 der RVD, die wie folgt durchgeführt wird: zumindest zweimal vor dem ersten Schuss (zuerst wird die Luft abgepumpt, dann die Kammer zumindest einmal mit reinem trockenen Stickstoff durchgeblasen, und nachher wird bis zum Gasrestdruck höchstens 0,1 Pa abgepumpt), und vor jedem nachfolgenden Schuss zumindest einmal, wenn der Restdruck den angegebenen Wert überschritten hat;
h) Anschluss der externen RVD-Hochvoltquelle an Stromnetz über Eingangstransformator 9 und Speicherung der für Experiment erforderlichen Stromenergiereserve im LC-Stromkreis 10;
i) Entladung des LC-Stromkreises 10 über Block 11 der Impulsstromplasmaunterbrechung; nichtverzehrender axialsymmetrischer stromleitender Stab 3, austauschbarer stromleitender Stab 4 und dielektrisches Stirnelement 5 auf RVD-Anodekonzentrator 6, bei welchem der elektronische Bündel mit Energie zumindest 0,2 meV bei Stromdichte zumindest 10⁶ A/cm² (vorzugsweise höchstens 10⁸ A/cm², doch besonders wird höchstens 10⁷ A/cm² gewünscht) und Dauer höchstens 100 ns (vorzugsweise höchstens 50 ns) entsteht.
j) Entfernung aus dem RVD-Gehäuse 1 der Vakuumkammer der Produkte, die bei Stoßkompression der Zielkörpersubstanz bis zum superdichten Zustand entstanden sind, und deren Forschung aufgrund allgemein üblichen Verfahren und Mitteln.

Als Testzielkörper dienten:
für Demonstration des Transmutationseffektes bei Substanzstoßkompression bis zum superdichten Zustand – die Einstückanodekonzentratoren 6 lt. 5, und
für Einschätzung der Möglichkeit der Entgiftung der radioaktiven Abfälle – Hohlanodekonzentratoren 6 mit einsteckbaren (unter Gewähr des dichten akustischen Kontaktes und des praktischen Zusammenfalls der Krümmungszentren der Stirnflächen) Zielkörpern 7 (s. 1 und 6).
Bei Einstück-Anodekonzentratoren 6 lag der gemittelte Radius der Stirnflächenkrümmung in der Regel zwischen 0,2 und 0,5 mm. Diese waren insbesondere aus solchen chemisch reinen Metallen hergestellt, wie Kupfer, Tantal und Blei. Solche Anodekonzentratoren 6 können im Freien gelagert werden. Durch die dabei auf der Oberfläche (besonders bei Kupfer und Blei) entstehende Oxidschicht wird deren Einsatz nach o.g. Bestimmung nicht beeinträchtigt, sondern lt. einigen Forschungen, im Gegenteil, begünstigt.
Die einsteckbaren Zielkörper 7 sahen wie Granula aus, die aus dem verkaufsüblichen Isotop Co⁶⁰ sowie aus künstlichen Mischungen von den durch Bestrahlung des natürlichen Nickels auf Zyklotron U-120 im Institut für Kernforschungen der Akademie der Wissenschaften der Ukraine erhaltenem künstlichen Mischungen von Co⁵⁶ und Co⁵⁸ hergestellt sind.
Bei Verwendung dieser Zielkörper innerhalb der RVD-Vakuumkammern wurden zusätzliche speziell nicht gezeigte Polykaprolaktan(Kapron)-Mäntel eingestellt. Diese Mäntel umfassten beide RVD-Elektroden und reduzierten wesentlich die Gefahr der Sedimentierung der Reste von radioaktivem Kobalt an den Wänden des Gehäuses 1 und Deckels 2 der RVD.
Die vor Beginn und nach transmutation der verwendeten Kobalt-Isotopen erhaltenen Radioaktivitätswerte wurde mittels allgemein bekannter Germanium-Litium-Gammadetektoren geprüft.
Vor Beginn der Arbeitsexperimente betr. der Stoßkompression der Substanz bis zum superdichten Zustand wurden mehr als 1000 EInschießenexperimente durchgeführt. Nach ihren Ergebnissen wurden Grenzen des Zwischenelektrodenspaltes in der RVD ausgewählt und präzisiert, die (unter Berücksichtigung der Teilgrößen der Plasmakathode und des Anodekonzentrators sowie der konkreten Entladungsmodi) das Treffen der Krümmungszentren der Zielkörper in den fokalen Bereich des elektronischen Bündels der RVD gewährleisten.
Die Arbeitsexperimente wurden serienweise durchgeführt. Ihre Zahlen je eine Serie waren unterschiedlich und machten von 50 (Bei Transmutation des radioaktiven Kobalts) bis mehrere Hunderte aus. Alle Experimente sind durchgehend nummeriert.
Die Ausgangsdaten über verwendete Zielkörper, Entladungsparameter und erzielte Ergebnisse sind unter ordentlichen Nummern in die Laborhefte eingetragen.
Die Spannungs- und Stromimpulsform im RVD-Zwischenelektrodenraum sowie tatsächliche Dauer des Bestehens des elektronischen Bündels wurde nach Strom- und Spannungsoszillogrammen kontrolliert. Typische Beispiele dieser Oszillogramme sind auf den 7 angeführt. Aus diesen (und mehreren anderen) Oszillogrammen ist ersichtlich, dass die Dauer des Bestehens des elektronischen Bündels höchstens 100 ns beträgt.
Es ist bemerkenswert, dass die Stromstärke des elektronischen Bündels (trotz des schroffen Spannungsabfalls an der RVD-Plasmakathode) in Vergleich zu Spitzenwerten nur unwesentlich sinkt. Dies zeugt von der Effizienz des erfindungsgemäßen Einsatzes der Plasmakathode.
Nach der statistischen Bearbeitung der Einschiessenergebnisse unter Berücksichtigung des steuerbaren Prozesses der Generierung des elektronischen Bündels wurden die geschätzten Normative des Zwischenelektrodenspaltes und die zu erwartenden Werte des Umfangs des fokalen Bereichs ermittelt (s. Tabelle 1)
Tabelle 1 Abhängigkeit des Zwischenelektrodenspaltes und des Umfangs des fokalen Bereichs von anderen Parametern des Prozesses der Generierung des elektronischen Bündels
Bei weiteren Arbeitsexperimenten wird durch Einhaltung dieser Grenzwerte des Zwischenelektrodenspaltes Folgendes garantiert:
zum ersten, das Treffen der Krümmungszentren der Stirnflächen der Einstückanodekonzentratoren 6 (und bei Verwendung der Zielkörper 7 auch das der Krümmungszentren ihrer Flächen) in den fokalen Bereich des kollektiv selbstfokussierenden Elektronenbündels und
zum zweiten, die Beobachtung des Transmutationseffektes bei jedem Anstoßentladug der Stromquelle auf die RVD.
Auch bei Einhaltung der in der Tabelle 1 angegebenen Parameter gelang es, die Stromdichte auf der Stirnfläche des Anodekonzentrators 6 im Bereich von 10⁶ A/cm² bis 10⁸ A/cm² zu halten. Bei meisten Experimenten wurden diese Parameter im Bereich zwischen 10⁶ A/cm² und 10⁷ A/cm² unterstützt.
Die Ergebnisse aller Arbeitsexperimente sahen typengleich u.zw. wie folgt aus:
aus einem Anteil (im Durchschnitt 30% der Masse) des Ausgangsmaterials entstanden Trasmutationsprodukte in Form eines breiten Spektrums der normalerweise stabilen Isotope unterschiedlicher (sowohl leichter als auch schwerer und sogar überschwerer transuranischen) chemischen Elemente;
diese Produkte und die nach chemischer Zusammensetzung nicht veränderten Reste der Einstück-Anodekonzentratoren 6 (und der einsteckbaren Zielkörper 7), sind von der Zone der Substanzstoßkompression zerstreut, bis sie superdichten Zustand in der der Plasmakathode entgegengesetzten Richtung erreicht haben und als tropfenartige Anhäufungen unterschiedlicher Form und Größen an dern RVD-Vakuumkammerwänden und/oder auf Abschirmungen 8, falls diese eingesetzt wurden, sedimentiert sind.
Die genannten Produkte wurden für Forschung gesammelt.
Zwecks Registrierung einzelner Anhäufungen der Trasmutationsprodukte und Bestimmung ihrer Platzierung auf Auflagen (insbesondere auf Abschirmungen 8) sowie zwecks darauffolgender Forschung des Elementen- und Isotopenbestandes (und in Einzelfällen zwecks Fixierung der Außenform dieser Produkte) wurden elektronische mikroanalytische Mikroskope von Typen
"Tesla" und „Cameca", und zur Forschung des Elementen- und Isotopenbestandes der genannten Produkte Auger-Spektrometer Modell „Jamp 10S" von japanischem Hersteller JEOL, Laser-Laufzeitmassenimpulsspektrometer, der in der Taras-Scherwtschenko-Universität (Ukraine) entwickelt wurde, Ionen-Mikrosonde Modell IMS-41 von Hersteller CAMECA sowie hochempfindlicher Massenspektrometer Modell VG9000 von Hersteller FINNIGAN eingesetzt.
Zum Schluss aller Arbeitsexperimente zur Stoßkompression der Einstück-Anodekonzentratoren 6 bis zum superdichten Zustand wurde bedeutende Diskrepanz ihres Ausgangszustandes, der praktisch in der ganzen Masse der Zielkörper jeder einzelner Serie durch ein chemisches Element vertreten war, mit Elementen- und Isotopenbestand der Transmutationsprodukte festgestellt.
Zur Überzeugung, betrachten wir die 8–13, auf welchen die Kernladung des chemischen Mutterelements mit vertikalen Strichlinien gekennzeichnet ist.
Zur Erläuterung soll bemerkt werden, dass die in Transmutationsprodukten bestehenden und zum Bestand des Zielkörperausgangsmaterials nicht gehörenden Isotope der chemischen Elemente au den 8, 10 und 12 zweimal wie folgt bezeichnet sind:
mIt hellen Kreisen gemäß ihrer Konzentration in genannten Produkten der Pyknokernprozesse, und
mit schwarzen Quadraten gemäß ihrer Konzentration in der Erdrinde.
Die Kernladungswerte dieser Isotope sowie ihren Massenanteil in Prozent sind leicht zu ermitteln, indem man sich mit Zahlenwerten an der x-Achse und an der y-Achse leiten lässt.
Auf den 9, 11, 13 ist mittels hellen Dreiecken und daneben stehenden chemischen Symbolen die relative Abweichung der Y-Konzentration konkreter chemischen Elementen von dem natürlichen Normwert dargestellt, der nach folgender Formel ermittelt wird:

A: – Anteil eines bestimmten Isotops eines bestimmten chemischen Elements in Transmutationsprodukten (in Massenprozent), und
B: – Anteil desselben Isotops desselben chemischen Elementes in der Erdrinde (in Massenprozent).

Auf den 8, 10 und 12 ist deutlich zu sehen, dass die Transmutation der Ausgangselemente wie Kupfer, Tantal und Blei zur Entstehung eines breiten Spektrums der Isotope unterschiedlicher chemischen Elemente mit den Z-Kernladungen führt, die in Vergleich zu Kernladung des Mutterelementes sowohl kleinere als auch größere Unterschiede aufweisen.
Doch je größer die Kernladung des Zielköprermaterials ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit der Entstehung stabiler transuranischen (einschließlich der noch nicht identifizierten) chemischen Elementen mit Atommasse über 250 ME (und in einzelnen der Zusatzprüfung bedürfenden Fällen bis 600 ME und mehr).
Das Vorhandensein der Atome mit solchen Massen, die anfangs mittels Ionen-Mass-Spektrometrie entdeckt wurden, waren nachher mittels der den Kernphysikspezialisten gut bekannten Methoden der Coulomb-Rückstreuung der Alpha-Teilchen und Protonen überprüft.
Außerdem ist auf den 9, 11 und 13 deutlich zu sehen, dass die Konzentrationen eines wesentlichen Anteils der chemischen Elemente in Transmutationsprodukten ihre normalen Konzentrationen in der Erdrinde statistisch sicher (mehr als auf das Dreifache und bei manchem Elementen auf das 5–10-fache und mehr) überschreiten (siehe dunkelgrau gestrichene Flächen im Y-Wertintervall von 0,5 bis 1,0). Das zeugt offensichtlich von der künstlichen Herkunft dieser Produkte der Pyknokernprozesse.
Ähnliche Ergebnisse bezüglich der Änderung des Elementen- und Isotopenbestandes wurden auch bei Experimenten mit Zielkörpern aus radioaktivem Kobalt erhalten. Doch in diesen Fällen wurde die größte Aufmerksamkeit der Radioaktivitätssenkung in den Zielkörper-Zerstreuungsprodukten infolge der Transmutation der radioaktiven Kobaltkerne in den Zielkörperteilen, die den fokalen Bereich trafen, zu nichtradioaktiven stabilen Isotopen anderer chemischen Elementen geschenkt.
In unterschiedlichen Mustern wies diese Senkung ziemlich bedeutende Unterschiede auf, was man durch unterschiedliche akustische Kontaktdichte zwischen Innenwänden der Anodekonzentratorenhohlräume und Material der einsteckbaren Zielkörper 7 erklärt werden kann (siehe in der Tabelle 2 den Datenauszug auf dem Laborheft des Antragstellers).
Tabelle 2
Der Muster Nr. 2479 im Ergebnis der Transmutation wurde tatsächlich nur um 2,2% desaktiviert während die Muster Nr. 2397 und 2588 mehr als 45% ihrer Aktivität verloren.
Ferner wurde genau festgestellt, dass die Isotopenverteilung in Atomanhäufungen jedes der chemischen Elemente, die in Produkten der Pyknokernprozesse entdeckt worden sind, sich bedeutend von derselben Isotopenverteilung in der Erdrinde unterscheidet.
Als krasses Beispiel derart Ergebnisse dient der auffallende Unterschied zwischen der normalen Verteilung der Nickelisotope in natürlichen Mustern (14) und in zwei Anhäufungen der durch Kupfertransmutation erhaltenen Nickelatome (15 und 16). So fallen bis zu 70% des Massenanteils von natürlichem Nickel auf Isotop Ni⁵⁸ und in Kupfertransmutationsprodukten (mit vorherrschendem Isotop Cu⁶³ im Zielkörper) war der Anteil von Ni⁵⁸ knapp über 10%. Ähnlich (praktisch zur Hälfte) sank die Konzentration von Isotop Ni⁶⁰, während die Konzentration von Ni⁶² stark stieg.
Und abschließend, als markanter Beweis der erfindungsgemäßen Stoßkompression der Substanz bis zum superdichten Zustand dient die Emission aus dem fokalen Bereich der RVD ziemlich großer Körper, deren Form anschaulich davon zeugt, dass in diesem Bereich Voraussetzungen für kurzzeitige Entstehung zumindest des Elektron-Kern- und höchstwahrscheinlich des Nukleon-Elektron-Plasmas bestehen.
So auf der 17 hebt sich vom Hintergrund der Kupferabschirmung eine im Grunde genommen eiserne Hemisphäre, die massenanteilmäßig 93% Fe samt Beimischungen der Silizium- und Kupferisotope enthält.
Diese Hemisphäre stellt offensichtlich ein Bruchstück vom sphäroidischen Körper dar, welcher von einem bedeutenden Teil eines Einstück-Kupferanodekonzentrators 6 (Muster Nr. 4908 gemäß Laborheft des Antragstellers) gebildet wurde. Sie hat den Außendurchmesser ca. 95 mkm und einen inneren praktisch konzentrischen sphärischen Hohlraum von Durchmesser ca. 35 mkm. Die Unebenheiten auf größerem Teil der Ringstirnseite der Hemisphäre ist auf die Spaltung der Ausgangssphäre zurückzuführen.
Es ist unkompliziert zu vermuten, dass bei Experiment mit Muster Nr. 4908 das Zentrum des fokalen Bereichs des elektronischen Bündels mit Krümmungszentrum des Zielkörpers praktisch zusammenfiel. In diesem Falle kam es zur Selbstfokussierung des solitonähnlichen Dichteimpulses in dem Volumen, der im beschriebenen Produkt als sphärischer Hohlraum dargestellt ist.
Industrielle Einsetzbarkeit
Die angebotene Vorrichtung zur Substanzstoßkompression kann unter Verwendung der handelsüblichen Zulieferteile realisiert werden, und auf der Basis des angebotenen Verfahrens können folgende hochrentable und umweltschonende technologische Prozesse entwickelt und umgesetzt werden:
zum ersten die der Synthese stabiler transuranischen chemischen Elemente, was für Erweiterung der Kenntnisse über die Natur äußerst wichtig ist;
zum zweiten die der Kerntransmutation der bekannten chemischen Elemente zwecks des versuchsmäßigen Erhaltes ihrer stabilen Isotope sowie der Entgiftung der radioaktiven Materialien (einschließlich der Abfälle von der Atomenergetik), welche die langlebigen radioaktiven Isotope enthalten, und,
zum dritten die der inertialen thermonuklearen Synthese unter Verwendung als Brennstoff der in der Natur stark verbreiteten chemischen Elemente und deren Kompositionen.

Claims

Das Verfahren zur Stoßkompression der Substanz bei Verwendung der relativistischen Vakuumdiode (RVD), welche eine mit elektroleitenden Wänden versehene axialsymmetrische Vakuumkammer, eine Plasmakathode und einen Anodekonzentrator hat, inkludiert: Herstellung des Zielkörpers aus kondensierter Substanz als axialsymmetrisches Detail, das zumindest als Körperteil des Anodekonzentrators dient; Einsteckung des Anodekonzentrators in die RVD mit einem Entladungspalt zu Plasmakathode praktisch an der gleichen geometrischen Achse und Anstoßentladung der Stromquelle durch die RVD im Selbstfokussierungsmodus des elektronischen Bündels auf der Anodekonzentratorsoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die axialsymmetrische Plasmakathode, welche als elektroleitender Stab (4) mit einem dielektrischen Stirnelement (5) hergestellt ist, verwendet wird, wobei die Stirnfläche des Stirnelements (5) ist größer als maximale Querschnitt stromleitendes Stabs (4) und des Anodekonzentrators (6), der Anodekonzentrator (6) mit solchem Entladungsspalt zur Plasmakathode (4, 5) eingestellt wird, bei welchem das Krümmungszentrum der Arbeitsoberflächen des Anodekonzentrators (6) innerhalb des fokalen Bereichs des kollektiv selbstfokussierenden elektronischen Bündels liegt, und das elektronische Bündel auf Anodekonzentrator (6) mit Energie zumindest 0,2 meV bei Stromdichte zumindest 10⁶ A/cm² und Dauer nicht mehr als 100 ns wirkt.
Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß solche axialsymmetrische Plasmakathode (4, 5) in der RVD verwendet wird, bei welcher stromleitender Stab (4) zugespitzt ist und das dielektrische Stirnelement (5) eine Öffnung für Aufsetzung auf den o.g. Stab (4) hat, dabei gespitzte aufzusetzender Teil des Stabs (4) innerhalb der genannten Öffnung befindet sich.
Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zielkörper (7) als Einsatz in zentralen Teil des RVD-Anodekonzentrators (6) geformt und der Zielkörpersdurchmesser von 0,05 bis 0,2 der maximalen Querschnitt d_max des Anodekonzentrators (6) gewählt ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Einsteckung in RVD dem gegenüber Plasmakathode (4, 5) stehenden Teil des Anodekonzentrators (6) sphäroidische Form verliehen wird.
Das Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zielkörper (7) als sphäroidischer Körper geformt wird, der innerhalb des Anodekonzentrators (6) so festgesetzt wird, daß die Zentren des internen und externen Sphäroides praktisch aufeinander liegen.
Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodekonzentrator (6) unter Wirkung des elektronischen Bündels mit Energie bis 1,5 meV, Stromdichte nicht mehr als 10⁸ A/cm² und Dauer nicht mehr als 50 ns steht.
Das Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte im elektronischen Bündel nicht mehr als 10⁷ A/cm² beträgt.
Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Restdruck in RVD-Vakuumkammer auf der Ebene max. 0,1 Pa gehalten wird.
Die Vorrichtung zur Stoßkompression der Substanz, welche auf dem RVD-Basis hergestellt ist und hat: ein festes gasdichtes Gehäuse (1), dessen Teil aus elektroleitendem Material in axialsymmetrischer Ausführung hergestellt ist und die Vakuumkammer einschränkt, und die in der Vakuumkammer mit Spalt praktisch an gleicher geometrischen Achse axialsymmetrisch installierten Plasmakathode und Anodekonzentrator, von denen zumindest die Plasmakathode zur Hochvoltimpulsstromquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmakathode als stromleitenden Stab (4) und damit fest verbundenen solchen dielektrischen Stirnelement (5) ausgeführt ist, dessen Stirnfläche die Querschnitt des stromleitenden Stabs (4) und die maxilmale Querschnitt des Anodekonzentrators (6) übeschreitet, zumindest eine der RVD-Elektroden eine Vorrichtung für Zwischenelektroden-spalteinstellung hat, und der Abstand von der geometrischen Gesamtachse der o.g. Plasmakathode (4, 5) und des Anodekonzentrators (6) zur Innenseite der elektroleitenden Vakuumkammerwand mehr als 50d_max ist, wo d_max maximale Querschnitt des Anodekonzentrators (6) ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der stromleitende Stab (4) zugespitzt ist und das dielektrische Stirnelement (5) eine Öffnung für Aufsetzung auf o.g. Stab (4) hat, dessen Aufsetzteil samt Spitze sich innerhalb der genannten Öffnung befindet.
Die Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Anodekonzentrator (6) rundförmig im Querschnitt ist und gänzlich aus dem hauptsächlich stromleitenden und zu transmutierenden Material hergestellt ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodekonzentrator (6) als zusammensetzbarer Teil ausgeführt ist und zumindest einen einschichtigen harten Mantel sowie ein mit diesem Mantel fest gefasstes einsetzbares Zieldrehkörper hat, das aus einem beliebigen kondensierten Material hergestellt ist und Durchmesser (0,05–0,2) 50d_max hat, wo d_max maximale Querschnitt des Anodekonzentrators (6) ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Endteil des Anodekonzentrators (6) zumindest ein Bildschirm (8) aus einem vorzugsweise stromleitenden Material installiert ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß o.g. Bildschirm (8) in Form ein dünnwandiger Drehkörper ausgeführt ist, dabei ein Durchmesser dieser Drehkörper mindestens 5d_max beträgt und diese Drehkörper von der zur Plasmakathode (4, 5) nächstliegenden Stirnfläche des Anodekonzentrators (6) bis zu 20d_max entfernt ist, wo d_max maximale Querschnitt des Anodekonzentrators (6) ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der o.g. dünnwandige Drehkörper (8) von der Seite des Anodekonzentrators (6) eine glatte oder eingebogene Oberfläche hat.
Die axialsymmetrische Plasmakathode für die RVD, die stromleitenden Element für Anschluss zur Hochvoltimpulsstromquelle und dielektrischen Stirnelement (5) hat, dadurch gekennzeichnet, daß das stromleitende Element als Stab (4) ausgeführt ist, und das dielektrische Stirnelement (5) mit diesem Stab fest verbunden ist und als Elektronenemitter auf seiner ganzen Fläche dient.
Die Kathode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ihr stromleitender Stab (4) zugespitzt ist und das dielektrische Stirnelement (5) eine Öffnung für Aufsetzung auf den o.g. Stab (4) hat, dessen aufzusetzende Teil samt Spitze sich innerhalb der genannten Öffnung befindet.
Die Kathode nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Stirnelement (5) eine Grundöffnung hat.
Die Kathode nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Stirnelement (5) eine Durchöffnung hat.
Die Kathode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Stirnelement (5) aus solches Material hergestellt ist, der aus der Gruppe wählt ist, die von Kohlenstoffketten-Polymere mit der einfachen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen, Kompositionsmaterialien mit organischen Binders wie Getinax oder Textolit, Ebenholz, natürliches oder synthetisches Glimmer, Reinmetaloxyden der Gruppen III–IV des Mendelejews Periodensystems, anorganisches Glas, Pyrokeramik, Basaltfaserfilz sowie keramische Dielektriken zusammengestellt ist.
Die Kathode nach Anspruch 16 bzw. Anspruch 17 bzw. Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Stirnelement (5) eine erweiterte Oberfläche hat.
Die Kathode nach Anspruch 16 bzw. Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Querschnitt des o.g. dielektrischen Stirnelements (5) c_{dse min} = (5–10) × c_{ss max} und die Länge dieses Stirnelements (5) l_dse = (10–20) × c_{ss max}, wo c_{ss max} maximale Querschnitt des stromleitenden Stabs (4) ist.