ES2644479T3 - Confinamiento de plasma por campo magnético para reactor de fusión compacto - Google Patents

Description

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DESCRIPCION

Confinamiento de plasma por campo magnetico para reactor de fusion compacto Campo tecnico

Esta divulgacion se refiere generalmente a los reactores de fusion y mas espedficamente al confinamiento de plasma por campo magnetico para la potencia de fusion compacta.

Antecedentes

La potencia de fusion es potencia que se genera mediante un proceso de fusion nuclear en el que dos o mas nucleos atomicos colisionan a muy alta velocidad y se unen para formar un nuevo tipo de nucleo atomico. Un reactor de fusion es un dispositivo que produce la potencia de fusion confinando y controlando el plasma. Los reactores de fusion habituales son grandes, complejos y no pueden montarse sobre un vehfculo.

El documento US 4.252.608 A da a conocer el confinamiento del plasma en un dispositivo de espejo en tandem con tres celulas de espejo. Para mejorar el confinamiento del plasma en una celula de espejo central, un mecanismo de bombeo bombea algunas de las partfculas cargadas del signo opuesto a las que van a confinarse en la celula de espejo central fuera de una celula de espejo de extremo. El mecanismo de bombeo puede usar un campo magnetico pulsado o un campo electrico aplicado por una bobina de induccion.

Sumario de las realizaciones particulares

Un objeto de la invencion es proporcionar un reactor de fusion mejorado. Este objeto se logra mediante la materia segun la reivindicacion 1. Las reivindicaciones dependientes describen realizaciones ventajosas de la invencion.

Segun una realizacion, un reactor de fusion incluye dos bobinas magneticas internas suspendidas dentro de un cerramiento, una bobina magnetica central coaxial con las dos bobinas magneticas internas y ubicada proxima a un punto medio del cerramiento, una pluralidad de bobinas magneticas de encapsulamiento coaxiales con las bobinas magneticas internas y dos bobinas magneticas de espejo coaxiales con las bobinas magneticas internas. Las bobinas magneticas de encapsulamiento conservan la estabilidad magnetohidrodinamica (MHD) del reactor de fusion manteniendo una pared magnetica que impide que se expanda plasma dentro del cerramiento.

Las ventajas tecnicas de determinadas realizaciones pueden incluir proporcionar un reactor de fusion compacto que es menos complejo y menos costoso de construir que los reactores de fusion habituales. Algunas realizaciones pueden proporcionar un reactor de fusion que es lo suficientemente compacto para montarse sobre o en un vehfculo tal como un camion, una aeronave, un barco, un tren, un vehfculo espacial o un submarino. Algunas realizaciones pueden proporcionar un reactor de fusion que puede utilizarse en plantas de desalacion o plantas de generacion de potencia electrica. Otras ventajas tecnicas seran facilmente evidentes para un experto en la tecnica a partir de las siguientes figuras, descripciones y reivindicaciones. Ademas, aunque se han enumerado ventajas espedficas anteriormente, diversas realizaciones pueden incluir todas, algunas o ninguna de las ventajas enumeradas.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 ilustra las aplicaciones de ejemplo para los reactores de fusion, segun determinadas realizaciones.

La figura 2 ilustra un sistema de aeronave de ejemplo que utiliza los reactores de fusion, segun determinadas realizaciones.

Las figuras 3A y 3B ilustran un reactor de fusion de ejemplo, segun determinadas realizaciones.

La figura 4 ilustra una vista simplificada de las bobinas y los sistemas de ejemplo para energizar las bobinas del reactor de fusion de las figuras 3A y 3B, segun determinadas realizaciones.

La figura 5 ilustra el plasma dentro del reactor de fusion de las figuras 3A y 3B, segun determinadas realizaciones.

La figura 6 ilustra los campos magneticos del reactor de fusion de las figuras 3A y 3B, segun determinadas realizaciones.

La figura 7 ilustra una bobina interna del reactor de fusion de las figuras 3A y 3B, segun determinadas realizaciones.

La figura 8 ilustra una vista en seccion que deja ver el interior del cerramiento del reactor de fusion de las figuras 3A y 3B, segun determinadas realizaciones.

La figura 9 ilustra un sistema informatico de ejemplo, segun determinadas realizaciones.

Descripcion de las realizaciones de ejemplo

Los reactores de fusion generan la potencia confinando y controlando el plasma que se usa en un proceso de fusion

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nuclear. Normalmente, los reactores de fusion son dispositivos extremadamente grandes y complejos. Debido a sus tamanos prohibitivamente grandes, no es factible montar los reactores de fusion habituales sobre vehnculos. Como resultado, la utilidad de los reactores de fusion habituales esta limitada.

Las ensenanzas de esta divulgacion reconocen que es deseable proporcionar un reactor de fusion compacto que es lo suficientemente pequeno para montarse sobre o en vehnculos tales como camiones, trenes, aeronaves, barcos, submarinos, vehnculos espaciales y similares. Por ejemplo, puede ser deseable proporcionar los reactores de fusion compactos montados en un camion que puedan proporcionar un sistema de potencia descentralizado. Como otro ejemplo, puede ser deseable proporcionar un reactor de fusion compacto para una aeronave lo que amplfa enormemente la autonomfa y el tiempo de funcionamiento de la aeronave. Ademas, puede ser deseable proporcionar un reactor de fusion que puede utilizarse en plantas de generacion de potencia y plantas de desalacion. Lo siguiente describe un reactor de fusion de cuspide del anillo lineal encapsulado para proporcionar estos y otros beneficios asociados a los reactores de fusion compactos.

La figura 1 ilustra las aplicaciones de un reactor de fusion 110, segun determinadas realizaciones. Como un ejemplo, una o mas realizaciones del reactor de fusion 110 se utilizan por la aeronave 101 para suministrar calor a uno o mas motores (por ejemplo, turbinas) de la aeronave 101. Un ejemplo espedfico de utilizacion de uno o mas reactores de fusion 110 en una aeronave se comenta en mas detalle a continuacion haciendo referencia a la figura 2. En otro ejemplo, una o mas realizaciones del reactor de fusion 110 se utilizan por el barco 102 para suministrar electricidad y potencia de propulsion. Aunque se ilustra un portaviones para el barco 102 en la figura 1, cualquier tipo de barco (por ejemplo, un carguero, un crucero, etc.) puede utilizar una o mas realizaciones del reactor de fusion 110. Como otro ejemplo, una o mas realizaciones del reactor de fusion 110 pueden montarse en un camion plataforma 103 con el fin de proporcionar potencia descentralizada o para suministrar potencia a zonas remotas que necesitan electricidad. Como otro ejemplo, una o mas realizaciones del reactor de fusion 110 pueden utilizarse por una planta de generacion de potencia electrica 104 con el fin de proporcionar electricidad a una red electrica. Aunque se ilustran aplicaciones espedficas para el reactor de fusion 110 en la figura 1, esta divulgacion no esta limitada a las aplicaciones ilustradas. Por ejemplo, el reactor de fusion 110 puede utilizarse en otras aplicaciones tales como trenes, plantas de desalacion, vedculos espaciales, submarinos y similares.

En general, el reactor de fusion 110 es un dispositivo que genera potencia confinando y controlando el plasma que se usa en un proceso de fusion nuclear. El reactor de fusion 110 genera una gran cantidad de calor del proceso de fusion nuclear que puede convertirse en diversas formas de potencia. Por ejemplo, el calor generado por el reactor de fusion 110 puede utilizarse para producir vapor para accionar una turbina y un generador electrico, produciendo de ese modo electricidad. Como otro ejemplo, tal como se comenta ademas a continuacion haciendo referencia a la figura 2, el calor generado por el reactor de fusion 110 puede utilizarse directamente por una turbina de un motor de turbofan o turboventilador de una aeronave en lugar de una camara de combustion.

El reactor de fusion 110 puede escalarse para tener cualquier potencia de salida deseada para cualquier aplicacion deseada. Por ejemplo, una realizacion del reactor de fusion 110 puede ser de aproximadamente 10 m x 7 m y puede tener una potencia termica bruta de aproximadamente 100 MW. En otras realizaciones, el reactor de fusion 110 puede ser mas grande o mas pequeno dependiendo de la aplicacion y puede tener una mayor o menor potencia termica. Por ejemplo, el reactor de fusion 110 puede escalarse en tamano con el fin de tener una potencia termica bruta de mas de 200 MW.

La figura 2 ilustra un sistema de aeronave de ejemplo 200 que utiliza uno o mas reactores de fusion 110, segun determinadas realizaciones. El sistema de aeronave 200 incluye uno o mas reactores de fusion 110, un procesador de combustible 210, una o mas unidades de potencia auxiliares (APUs) 220 y uno o mas turboventiladores 230. Los reactores de fusion 110 suministran el refrigerante caliente 240 a los turboventiladores 230 (por ejemplo, o bien directamente o bien por medio del procesador de combustible 210) usando una o mas lmeas de transferencia de calor. En algunas realizaciones, el refrigerante caliente 240 es FLiBe (es decir, una mezcla de fluoruro de litio (LiF) y fluoruro de berilio (BeF2)) o LiPb. En algunas realizaciones, el refrigerante caliente 240 se suministra adicionalmente a las APUs 220. Una vez usado por los turboventiladores 240, el refrigerante de retorno 250 se alimenta de nuevo a los reactores de fusion 110 para calentarse y usarse de nuevo. En algunas realizaciones, el refrigerante de retorno 250 se alimenta directamente a los reactores de fusion 110. En algunas realizaciones, el refrigerante de retorno 250 puede suministrarse adicionalmente a los reactores de fusion 110 de las APUs 220.

En general, el sistema de aeronave 200 utiliza uno o mas reactores de fusion 110 con el fin de proporcionar calor por medio de refrigerante caliente 240 a los turboventiladores 230. Normalmente, un turboventilador utiliza una camara de combustion que quema el carburante con el fin de calentar aire de entrada, produciendo de ese modo empuje. En el sistema de aeronave 200, sin embargo, las camaras de combustion de los turboventiladores 230 se han sustituido por intercambiadores de calor que utilizan el refrigerante caliente 240 proporcionado por uno o mas reactores de fusion 110 con el fin de calentar el aire de entrada. Esto puede proporcionar numerosas ventajas con respecto a los turboventiladores habituales. Por ejemplo, permitiendo a los turboventiladores 230 funcionar sin camaras de combustion que quemen el carburante, puede extenderse enormemente la autonoirna de la aeronave 101. Ademas, reduciendo o eliminando en gran medida la necesidad del carburante, pueden reducirse significativamente los costes de funcionamiento de la aeronave 101.

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Las figuras 3A y 3B ilustran un reactor de fusion 110 que puede utilizarse en las aplicaciones de ejemplo de la figura 1, segun determinadas realizaciones. En general, el reactor de fusion 110 es un reactor de fusion de cuspide del anillo lineal encapsulado en el que se usan bobinas magneticas de encapsulamiento 150 para impedir que se expanda el plasma que se genera usando bobinas magneticas de cuspide internas. En algunas realizaciones, el reactor de fusion 110 incluye un cerramiento 120 con una lmea central 115 que discurre a lo largo del centro del cerramiento 120 tal como se muestra. En algunas realizaciones, el cerramiento 120 incluye una camara de vado y tiene una seccion transversal tal como se comenta a continuacion haciendo referencia a la figura 7. El reactor de fusion 100 incluye bobinas internas 140 (por ejemplo, bobinas internas 140a y 140, tambien conocidas como bobinas de “cuspide”), bobinas de encapsulamiento 150 y bobinas de espejo 160 (por ejemplo, bobinas de espejo 160a y 160b). Las bobinas internas 140 estan suspendidas dentro del cerramiento 120 mediante cualquier medio apropiado y estan centradas en la lmea central 115. Las bobinas de encapsulamiento 150 tambien estan centradas en la lmea central 115 y pueden ser o bien internas o bien externas al cerramiento 120. Por ejemplo, las bobinas de encapsulamiento 150 pueden estar suspendidas dentro del cerramiento 120 en algunas realizaciones. En otras realizaciones, las bobinas de encapsulamiento 150 pueden ser externas al cerramiento 120 tal como se ilustra en las figuras 3A y 3B.

En general, el reactor de fusion 100 proporciona la potencia controlando y confinando el plasma 310 dentro del cerramiento 120 durante un proceso de fusion nuclear. Las bobinas internas 140, las bobinas de encapsulamiento 150 y las bobinas de espejo 160 se energizan para formar campos magneticos que confinan el plasma 310 en una forma tal como la forma mostrada en las figuras 3B y 5. Entonces pueden hacerse reaccionar determinados gases, tales como gases de deuterio y tritio, para proporcionar partmulas energeticas que calientan el plasma 310 y las paredes del cerramiento 120. El calor generado puede usarse entonces, por ejemplo, para alimentar vehmulos. Por ejemplo, un refrigerante de metal lfquido tal como FLiBe o LiPb puede sacar calor desde las paredes del reactor de fusion 110 hasta los motores de una aeronave. En algunas realizaciones, las camaras de combustion en motores de turbina de gas pueden sustituirse por intercambiadores de calor que utilizan el calor generado a partir del reactor de fusion 110. En algunas realizaciones, puede extraerse tambien la potencia electrica del reactor de fusion 110 por medio de procesos magnetohidrodinamicos (MHD).

El reactor de fusion 110 es un dispositivo de fusion de cuspide del anillo lineal encapsulado. El confinamiento de plasma principal se lleva a cabo en algunas realizaciones mediante una cuspide del anillo lineal central (por ejemplo, la bobina central 130) con dos cuspides de eje de bobina ubicadas axialmente en ambos lados (por ejemplo, las bobinas internas 140). Estas regiones de confinamiento se encapsulan entonces (por ejemplo, con las bobinas de encapsulamiento 150) dentro de un campo de espejo coaxial proporcionado por las bobinas de espejo 160.

Los campos magneticos del reactor de fusion 110 se proporcionan por bobinas de campo magnetico coaxialmente ubicadas de tamanos y corrientes variantes. Las perdidas de cuspide del anillo de la region central se alivian mediante la recirculacion en las cuspides de eje de bobina. Este flujo de recirculacion se hace estable y compacto mediante los campos de encapsulamiento proporcionados por las bobinas de encapsulamiento 150. Las perdidas por difusion hacia el exterior y perdidas axiales de las zonas de confinamiento principales se alivian mediante los fuertes campos de espejo del campo de encapsulamiento proporcionado por las bobinas de encapsulamiento 150. Para funcionar como un dispositivo de produccion de energfa de fusion, se anade calor al plasma confinado 310, provocando que experimente reacciones de fusion y produzca calor. Este calor puede recogerse entonces para producir calor util, trabajo y/o potencia electrica.

El reactor de fusion 110 es una mejora con respecto a los sistemas existentes en parte debido a que puede conservarse la estabilidad MHD global y las perdidas a traves de zonas de confinamiento sucesivas estan mas aisladas debido a la dispersion de partmulas que se mueven a lo largo de las lmeas nulas. Esta caractenstica significa que las partmulas que se mueven a lo largo de la lmea central posiblemente no pasan inmediatamente fuera del sistema, si no que requirieran muchos eventos de dispersion para que salgan del sistema. Esto aumenta su tiempo de vida en el dispositivo, aumentando la capacidad del reactor para producir potencia de fusion util.

El reactor de fusion 110 tiene configuraciones de campo magnetico novedosas que presentan estabilidad MHD global, tiene un mmimo de perdidas de partmula por medio de las lmeas de campo abierto, usa toda la energfa de campo magnetico disponible y tiene un diseno de ingeniena enormemente simplificado. El uso eficiente de campos magneticos significa que las realizaciones divulgadas pueden ser de un orden de magnitud mas pequeno que los sistemas habituales, lo que reduce enormemente costes de capital para plantas de generacion de potencia. Ademas, los costes reducidos permiten un desarrollo mas rapido del concepto ya que cada ciclo de diseno puede completarse mucho mas rapido que un sistema habitual. En general, las realizaciones divulgadas tienen un diseno mas estable y mas simple con mucho menos riesgo ffsico que los sistemas existentes.

El cerramiento 120 es cualquier camara o dispositivo apropiado para contener una reaccion de fusion. En algunas realizaciones, el cerramiento 120 es una camara de vado que es generalmente de forma cilmdrica. En otras realizaciones, el cerramiento 120 puede ser de forma distinta a cilmdrica. En algunas realizaciones, el cerramiento 120 tiene una lmea central 115 que discurre a lo largo de un eje central del cerramiento 120 tal como se ilustra. En algunas realizaciones, el cerramiento 120 tiene un primer extremo 320 y un segundo extremo 330 que es opuesto al primer extremo 320. En algunas realizaciones, el cerramiento 120 tiene un punto medio 340 que es sustancialmente equidistante entre el primer extremo 320 y el segundo extremo 330. Una seccion transversal de una realizacion

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particular del cerramiento 120 se comenta mas adelante haciendo referencia a la figura 8.

Algunas realizaciones del reactor de fusion 110 pueden incluir una bobina central 130. La bobina central 130 esta generalmente ubicada proxima al punto medio 340 del cerramiento 120. En algunas realizaciones, la bobina central 130 esta centrada en la lmea central 115 y es coaxial con las bobinas internas 140. La bobina central 130 puede ser o bien interna o bien externa al cerramiento 120, puede estar ubicada en cualquier posicion axial apropiada con respecto al punto medio 340, puede tener cualquier radio apropiado, puede llevar cualquier corriente apropiada y puede tener cualquier numero de amperios por vuelta apropiado.

Las bobinas internas 140 son cualquier bobina magnetica apropiada que esta suspendida o colocada de cualquier otra manera dentro del cerramiento 120. En algunas realizaciones, las bobinas internas 140 son bobinas magneticas superconductoras. En algunas realizaciones, las bobinas internas 140 son de forma toroidal tal como se muestra en la figura 3B. En algunas realizaciones, las bobinas internas 140 estan centradas en la lmea central 115. En algunas realizaciones, las bobinas internas 140 incluyen dos bobinas: una primera bobina interna 140a que esta ubicada entre el punto medio 340 y el primer extremo 320 del cerramiento 120, y una segunda bobina interna 140b que esta ubicada entre el punto medio 340 y el segundo extremo 330 del cerramiento 120. Las bobinas internas 140 pueden estar ubicadas en cualquier posicion axial apropiada con respecto al punto medio 340, pueden tener cualquier radio apropiado, pueden llevar cualquier corriente apropiada y pueden tener cualquier numero de amperios por vuelta apropiado. Una realizacion particular de una bobina interna 140 se comenta en mas detalle mas adelante haciendo referencia a la figura 7.

Las bobinas de encapsulamiento 150 son cualquier bobina magnetica apropiada y generalmente tienen diametros mas grandes que las bobinas internas 140. En algunas realizaciones, las bobinas de encapsulamiento 150 estan centradas en la lmea central 115 y son coaxiales con las bobinas internas 140. En general, las bobinas de encapsulamiento 150 encapsulan las bobinas internas 140 y funcionan para cerrar las lmeas magneticas originales de las bobinas internas 140 en el interior de una magnetosfera. Cerrar estas lmeas puede reducir la extension de las lmeas de campo abierto y reducir las perdidas por medio de la recirculacion. Las bobinas de encapsulamiento 150 tambien conservan la estabilidad MHD del reactor de fusion 110 manteniendo una pared magnetica que impide que se expanda el plasma 310. Las bobinas de encapsulamiento 150 tienen cualquier seccion transversal apropiada, tal como cuadrada o redonda. En algunas realizaciones, las bobinas de encapsulamiento 150 estan suspendidas dentro del cerramiento 120. En otras realizaciones, las bobinas de encapsulamiento 150 pueden ser externas al cerramiento 120 tal como se ilustra en las figuras 3A y 3B. Las bobinas de encapsulamiento 150 pueden estar ubicadas en cualquier posicion axial apropiada con respecto al punto medio 340, pueden tener cualquier radio apropiado, pueden llevar cualquier corriente apropiada y pueden tener cualquier numero de amperios por vuelta apropiado.

El reactor de fusion 110 puede incluir cualquier numero y disposicion de bobinas de encapsulamiento 150. En algunas realizaciones, las bobinas de encapsulamiento 150 incluyen al menos una bobina de encapsulamiento 150 colocada en cada lado del punto medio 340 del cerramiento 120. Por ejemplo, el reactor de fusion 110 puede incluir dos bobinas de encapsulamiento 150: una primera bobina de encapsulamiento 150 ubicada entre el punto medio 340 y el primer extremo 320 del cerramiento 120, y una segunda bobina de encapsulamiento 150 ubicada entre el punto medio 340 y el segundo extremo 330 del cerramiento 120. En algunas realizaciones, el reactor de fusion 110 incluye un total de dos, cuatro, seis, ocho o cualquier otro numero par de bobinas de encapsulamiento 150. En determinadas realizaciones, el reactor de fusion 110 incluye un primer conjunto de dos bobinas de encapsulamiento 150 ubicado entre la bobina interna 140a y el primer extremo 320 del cerramiento 120, y un segundo conjunto de dos bobinas de encapsulamiento 150 ubicado entre la bobina interna 140b y el segundo extremo 330 del cerramiento 120. Aunque se han divulgado numeros y disposiciones particulares de bobinas de encapsulamiento 150, puede utilizarse cualquier numero y disposicion apropiado de bobinas de encapsulamiento 150 por el reactor de fusion 110.

Las bobinas de espejo 160 son bobinas magneticas que estan generalmente ubicadas cerca de los extremos del cerramiento 120 (es decir, primer extremo 320 y segundo extremo 330). En algunas realizaciones, las bobinas de espejo 160 estan centradas en la lmea central 115 y son coaxiales con las bobinas internas 140. En general, las bobinas de espejo 160 sirven para disminuir las perdidas de cuspide axiales y hacen que todas las lmeas de campo de recirculacion cumplan una minima p promedio, una condicion que no se cumple por otros esquemas de recirculacion existentes. En algunas realizaciones, las bobinas de espejo 160 incluyen dos bobinas de espejo 160: una primera bobina de espejo 160a ubicada proxima al primer extremo 320 del cerramiento 120, y una segunda bobina de espejo 160b ubicada proxima al segundo extremo 330 del cerramiento 120. Las bobinas de espejo 160 pueden ser o bien internas o bien externas al cerramiento 120, pueden estar ubicadas en cualquier posicion axial apropiada con respecto al punto medio 340, pueden tener cualquier radio apropiado, pueden llevar cualquier corriente apropiada, y pueden tener cualquier numero de amperios por vuelta apropiado.

En algunas realizaciones, las bobinas 130, 140, 150, y 160 se disenan o eligen segun determinadas restricciones. Por ejemplo, las bobinas 130, 140, 150, y 160 pueden disenarse segun restricciones que incluyen: altas corrientes requeridas (maximas en algunas realizaciones de aproximadamente 10 Megamperios por vuelta); funcionamiento continuo en estado estable; diseno de vacfo (protegido del impacto de plasma), forma toroidal, desgasificacion lfmite; materiales compatibles con horneado a 150°C; acumulacion termica; y enfriamiento entre impactos.

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El reactor de fusion 110 puede incluir uno o mas inyectores de calor 170. Los inyectores de calor 170 se pueden hacer funcionar generalmente para permitir que se anada cualquier calentamiento apropiado al reactor de fusion 110 con el fin de calentar el plasma 310. En algunas realizaciones, por ejemplo, los inyectores de calor 170 pueden utilizarse para anadir haces neutrales con el fin de calentar el plasma 310 dentro del reactor de fusion 110.

El reactor de fusion 110 genera en funcionamiento potencia de fusion controlando la forma del plasma 310 durante un proceso de fusion nuclear usando al menos las bobinas internas 140, las bobinas de encapsulamiento 150 y las bobinas de espejo 160. Las bobinas internas 140 y las bobinas de encapsulamiento 150 se energizan para formar campos magneticos que confinan el plasma 310 en una forma tal como la forma mostrada en las figuras 3B y 5. Entonces pueden hacerse reaccionar gases tales como deuterio y tritio para proporcionar partmulas energeticas que calientan el plasma 310 y las paredes del cerramiento 120. El calor generado puede usarse entonces para la alimentacion. Por ejemplo, un refrigerante de metal lfquido puede transportar calor de las paredes del reactor hacia los motores de una aeronave. En algunas realizaciones, puede extraerse tambien la potencia electrica del reactor de fusion 110 por medio de MHD.

Con el fin de expandir el volumen del plasma 310 y crear una geometna de p minima mas favorable, el numero de bobinas internas puede aumentarse para dar lugar a una cuspide. En algunas realizaciones del reactor de fusion 110, la suma de las bobinas internas 140, la bobina central 130 y las bobinas de espejo 160 es un numero impar con el fin de obtener el encapsulamiento mediante el campo del 'solenoide' exterior (es decir, el campo magnetico proporcionado por las bobinas de encapsulamiento 150). Esto evita dar lugar a un campo de cuspide del anillo y por lo tanto perjudicando la separatriz de encapsulamiento. Dos bobinas internas 140 y la bobina central 130 con polarizaciones alternas dan un pozo magnetico con caractensticas de p minima dentro de la cuspide y un volumen de plasma de nucleo cuasiesferico. La adicion de dos bobinas 'de espejo' axiales (es decir, las bobinas de espejo 160) sirve para disminuir las perdidas de cuspide axiales y de manera mas importante hace que las lmeas de campo de recirculacion cumplan la minima p promedio, una condicion que no se cumple por otros esquemas de recirculacion existentes. En algunas realizaciones, podnan anadirse pares adicionales de bobinas internas 140 para crear mas volumen de plasma en el pozo. Sin embargo, tales adiciones pueden aumentar los costes y la complejidad del reactor de fusion 110 y pueden requerir soportes adicionales para bobinas internas al plasma 310.

En las realizaciones ilustradas del reactor de fusion 110, solo las bobinas internas 140 estan dentro del plasma 310. En algunas realizaciones, las bobinas internas 140 estan suspendidas dentro del cerramiento 120 mediante uno o mas soportes, tales como el soporte 750 ilustrado en la figura 7. Aunque se apoyan los soportes en el exterior del pozo de plasma del nucleo central, podnan aun experimentar altos flujos de plasma. Alternativamente, las bobinas internas 140 de algunas realizaciones pueden ser susceptibles de levitacion, lo que eliminana el riesgo y la complejidad de tener estructuras de soporte dentro del plasma 310.

La figura 4 ilustra una vista simplificada de las bobinas del reactor de fusion 110 y los sistemas de ejemplo para energizar las bobinas. En esta realizacion, la geometna de campo se dimensiona para ser el tamano mmimo necesario para lograr la magnetizacion de iones adecuada con campos que pueden producirse mediante tecnologfa magnetica simple. La magnetizacion de iones adecuada se considera que es de ~5 radios giromagneticos de ion a energfa de ion promedio de diseno con respecto al ancho de la zona de recirculacion. A la energfa de diseno de temperatura de plasma de 100 eV existen 13 saltos de difusion de ion y a energfa de plasma completa de 20 KeV existen 6,5 saltos de ion. Esto es lo mas bajo para mantener un campo magnetico razonable de 2,2 T en las cuspides y mantener un tamano de dispositivo modesto.

Tal como se ilustra en la figura 4, determinadas realizaciones del reactor de fusion 110 incluyen dos bobinas de espejo 160: una primera bobina de espejo 160a ubicada proxima al primer extremo 320 del cerramiento y una segunda bobina magnetica 160b ubicada proxima al segundo extremo 330 del cerramiento 120. Determinadas realizaciones del reactor de fusion 110 incluyen tambien una bobina central 130 que esta ubicada proxima al punto medio 340 del cerramiento 120. Determinadas realizaciones del reactor de fusion 110 incluyen tambien dos bobinas internas 140: una primera bobina interna 140a ubicada entre la bobina central 130 y el primer extremo 320 del cerramiento 120, y una segunda bobina interna 140b ubicada entre la bobina central 130 y el segundo extremo 330 del cerramiento 120. Ademas, determinadas realizaciones del reactor de fusion 110 pueden incluir dos o mas bobinas de encapsulamiento 150. Por ejemplo, el reactor de fusion 110 pueden incluir un primer conjunto de dos bobinas de encapsulamiento 150 ubicado entre la primera bobina interna 140a y el primer extremo 320 del cerramiento 120, y un segundo conjunto de dos bobinas de encapsulamiento 150 ubicado entre la segunda bobina interna 140b y el segundo extremo 330 del cerramiento 120. En algunas realizaciones, el reactor de fusion 110 puede incluir cualquier numero par de bobinas de encapsulamiento 150. En algunas realizaciones, las bobinas de encapsulamiento 150 pueden estar ubicadas en cualquier posicion apropiada a lo largo de la lmea central 115 distinto de lo que se ilustra en la figura 4. En general, las bobinas de encapsulamiento 150, asf como las bobinas internas 140 y las bobinas de espejo 160, pueden estar ubicadas en cualquier posicion apropiada a lo largo de la lmea central 115 con el fin de mantener los campos magneticos en la forma correcta para lograr la forma deseada del plasma 310.

En algunas realizaciones, se suministran corrientes electricas a las bobinas 130, 140, 150, y 160 tal como se ilustra en la figura 4. En esta figura, cada bobina se ha dividido a lo largo de la lmea central 115 y se representa mediante un rectangulo con o bien una “X” o bien una “O” en cada extremo. Una “X” representa corriente electrica que esta

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fluyendo hacia el plano del papel, y una “O” representa corriente electrica que esta fluyendo hacia fuera del plano del papel. Usando esta nomenclature, la figura 4 ilustra como en esta realizacion del reactor de fusion 110, las corrientes electricas fluyen en el mismo sentido a traves de las bobinas de encapsulamiento 150, la bobina central 130 y las bobinas de espejo 160 (es decir, hacia el plano del papel en la parte superior de las bobinas), pero fluyen en el sentido opuesto a traves de las bobinas internas 140 (es decir, hacia el plano del papel en la parte inferior de las bobinas).

En algunas realizaciones, la geometna de campo del reactor de fusion 110 puede ser sensible a las corrientes relativas en las bobinas, pero el problema puede desvincularse adecuadamente para permitir el control. En primer lugar, las corrientes para pares opuestos de bobinas pueden accionarse en serie para garantizar que no existen asimetnas en la direccion axial. En algunas realizaciones, el campo es mas sensible a las tres bobinas del centro (por ejemplo, las bobinas internas 140 y la bobina central 130). Fijando las corrientes de la bobina interna 140, puede ajustarse la corriente en la bobina central 130 para modificar la forma del pozo magnetico central. Esta region puede alterarse para dar una forma de 'barra-campana' orientada axialmente aumentando la corriente en la bobina central 130 a medida que el aumento del flujo 'aprieta' la esfera para dar la forma axial. Alternativamente, la corriente en la bobina central 130 puede reducirse, dando como resultado un pozo magnetico en forma de anillo en el punto medio 340. El radio de la bobina central 130 establece tambien lo cerca que la lmea nula de cuspide del anillo esta de las bobinas internas 140 y puede elegirse con el fin de tener esta lmea nula cerca del centro del espacio entre la bobina central 130 y las bobinas internas 140 para mejorar el confinamiento.

El radio de las bobinas internas 140 sirve para establecer el equilibrio de la intensidad de campo relativa entre las cuspides de punto y las cuspides del anillo para el pozo central. Los tamanos de referencia pueden elegirse de manera que estos valores de campo son practicamente iguales. Aunque sena favorable reducir las perdidas de cuspide del anillo aumentando el flujo relativo en esta zona, puede ser mas deseable un enfoque equilibrado.

En algunas realizaciones, el campo magnetico no es sensible a las bobinas de espejo 160 y las bobinas de encapsulamiento 150, si no que sus dimensiones deben elegirse para lograr la forma deseada del plasma 310. En algunas realizaciones, las bobinas de espejo 160 pueden elegirse para ser tan resistentes como sea posible sin requerir imanes mas complejos, y el radio de las bobinas de espejo 160 puede elegirse para mantener buen acceso de diagnostico al centro de dispositivo. Algunas realizaciones pueden beneficiarse de la contraccion de las bobinas de espejo 160, de ese modo logrando razones de espejo mas altas para una corriente menor pero al precio de acceso de diagnostico axial reducido.

En general, las bobinas de encapsulamiento 150 tienen campos magneticos mas debiles que las otras bobinas dentro del reactor de fusion 110. Por tanto, la colocacion de las bobinas de encapsulamiento 150 es menos cntica que la de las otras bobinas. En algunas realizaciones, las posiciones de las bobinas de encapsulamiento 150 se definen de manera que se mantiene acceso ininterrumpido al nucleo de dispositivo para diagnostico. En algunas realizaciones, un numero par de bobinas de encapsulamiento 150 puede elegirse para alojar soportes para bobinas internas 140. Los diametros de las bobinas de encapsulamiento 150 son generalmente mayores que los de las bobinas internas 140, y pueden ser todos iguales para la facilidad de fabricacion y montaje comun sobre o en un cerramiento cilmdrico 120. En algunas realizaciones, las bobinas de encapsulamiento 150 pueden moverse hacia el interior a la frontera del plasma, pero esto puede tener impacto en las caractensticas de transferencia de calor y de facilidad de fabricacion del reactor de fusion 110.

En algunas realizaciones, el reactor de fusion 110 incluye diversos sistemas para energizar la bobina central 130, las bobinas internas 140, las bobinas de encapsulamiento 150 y las bobinas de espejo 160. Por ejemplo, pueden utilizarse en algunas realizaciones un sistema de bobina central 410, un sistema de bobina de encapsulamiento 420, un sistema de bobina de espejo 430 y un sistema de bobina interna 440. Los sistemas de bobina 410-440 y las bobinas 130-160 pueden acoplarse tal como se ilustra en la figura 4. Los sistemas de bobina 410-440 pueden ser cualquier sistema apropiado para accionar cualquier cantidad apropiada de corrientes electricas a traves de las bobinas 130-160. El sistema de bobina central 410 puede utilizarse para accionar la bobina central 130, el sistema de bobina de encapsulamiento 420 puede utilizarse para accionar las bobinas de encapsulamiento 150, el sistema de bobina de espejo 430 puede utilizarse para accionar las bobinas de espejo 160, y el sistema de bobina interna 440 puede utilizarse para accionar las bobinas internas 140. En otras realizaciones, pueden utilizarse mas o menos sistemas de bobina que los ilustrados en la figura 4. En general, los sistemas de bobina 410-440 pueden incluir cualquier fuente de alimentacion apropiada tales como bancos de batenas.

La figura 5 ilustra el plasma 310 dentro del cerramiento 120 que esta conformado y confinado por la bobina central 130, las bobinas internas 140, las bobinas de encapsulamiento 150 y las bobinas de espejo 160. Tal como se ilustra, se proporciona un campo de espejo externo por las bobinas de espejo 160. El flujo de cuspide del anillo esta contenido en el interior del espejo. Una vaina magnetizada atrapada 510 que se proporciona por las bobinas de encapsulamiento 150 impide el desacoplamiento del plasma 310. La vaina magnetizada atrapada 510 es una pared magnetica que provoca que el plasma 310 se recircule e impide que el plasma 310 se expanda hacia fuera. El flujo de recirculacion se fuerza por tanto a permanecer en un campo magnetico mas fuerte. Esto proporciona estabilidad completa en una geometna cilmdrica eficiente y compacta. Ademas, las unicas perdidas de plasma que sale del reactor de fusion 110 estan en dos pequenas cuspides de punto en los extremos del reactor de fusion 110 a lo largo de la lmea central 115. Esto es una mejora con respecto a los disenos habituales en los que el plasma se desacopla

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y sale en otras ubicaciones.

Las perdidas de determinadas realizaciones del reactor de fusion 110 se ilustran tambien en la figura 5. Tal como se menciono anteriormente, las unicas perdidas de plasma que sale del reactor de fusion 110 estan en dos pequenas cuspides de punto en los extremos del reactor de fusion 110 a lo largo de la lmea central 115. Otras perdidas pueden incluir perdidas por difusion debido a las perdidas de bobinas internas 140 y cuspide axial. Ademas, en realizaciones en las que las bobinas internas 140 estan suspendidas dentro del cerramiento 120 con uno o mas soportes (por ejemplo, “vastagos”), el reactor de fusion 110 puede incluir perdidas de cuspide del anillo debido a los soportes.

En algunas realizaciones, las bobinas internas 140 pueden disenarse de tal manera que se reducen las perdidas por difusion. Por ejemplo, determinadas realizaciones del reactor de fusion 110 pueden incluir bobinas internas 140 que estan configuradas para conformarse a la forma del campo magnetico. Esto puede permitir que el plasma 310, que sigue las lmeas de campo magnetico, evite tocar las bobinas internas 140, de ese modo reduciendo o eliminando las perdidas. Una realizacion de ejemplo de las bobinas internas 140 que ilustra una forma conforme se comenta mas adelante haciendo referencia a la figura 7.

La figura 6 ilustra un campo magnetico de determinadas realizaciones del reactor de fusion 110. En general, el reactor de fusion 110 esta disenado para tener un pozo magnetico central que se desea para funcionamiento de alta beta y para lograr densidades de plasma mas altas. Tal como se ilustra en la figura 6, el campo magnetico puede incluir tres pozos magneticos. El pozo magnetico central puede expandirse con alta beta, y la fusion se produce en los tres pozos magneticos. Otra caractenstica deseada es la supresion de las perdidas de cuspide del anillo. Tal como se ilustra en la figura 6, las cuspides del anillo se conectan entre sf y se recirculan. Ademas, se desea estabilidad MHD buena en todas las regiones. Tal como se ilustra en la figura 6, solo se necesitan dos penetraciones de campo y se satisface el intercambio MHD en todas partes.

En algunas realizaciones, los campos magneticos pueden alterarse sin ninguna reubicacion de las bobinas mediante la reduccion de las corrientes, creando por ejemplo cuspides mas debiles y cambiando el equilibrio entre las cuspides de punto y de anillo. La polaridad de las corrientes podna tambien invertirse para dar lugar a un campo de tipo espejo e incluso un espejo encapsulado. Ademas, podnan alterarse las ubicaciones ffsicas de las bobinas.

La figura 7 ilustra una realizacion de ejemplo de una bobina interna 140 del reactor de fusion 110. En esta realizacion, la bobina interna 140 incluye los devanados de bobina 710, el blindaje interior 720, la capa 730, y el blindaje exterior 740. En algunas realizaciones, la bobina interna 140 puede estar suspendida dentro del cerramiento 120 con uno o mas soportes 750. Los devanados de bobina 710 pueden tener un ancho 715 y pueden estar cubiertos en su totalidad o en parte por el blindaje interior 720. El blindaje interior 720 puede tener un grosor 725 y puede estar cubierto en su totalidad o en parte por la capa 730. La capa 730 puede tener un grosor 735 y puede estar cubierta en su totalidad o en parte por el blindaje exterior 740. El blindaje exterior puede tener un grosor 745 y puede tener una forma que es conforme al campo magnetico dentro del cerramiento 120. En algunas realizaciones, la bobina interna 140 puede tener un diametro global de aproximadamente 1,04 m.

Los devanados de bobina 710 forman una bobina superconductora y llevan una corriente electrica que esta normalmente en un sentido opuesto al de las bobinas de encapsulamiento 150, la bobina central 130 y las bobinas de espejo 160. En algunas realizaciones, el ancho 715 del devanado de bobina es de aproximadamente 20 cm. Los devanados de bobina 710 pueden estar rodeados por el blindaje interior 720. El blindaje interior 720 proporciona soporte estructural, reduce flujo de neutrones residual y blinda contra rayos gamma debido a las impurezas. El blindaje interior 720 puede estar compuesto de tungsteno o cualquier otro material que puede detener los neutrones y los rayos gamma. En algunas realizaciones, el grosor 725 del blindaje interior 720 es de aproximadamente 11,5 cm.

En algunas realizaciones, el blindaje interior 720 esta rodeado por la capa 730. La capa 730 puede estar compuesta de litio (por ejemplo, litio-6) y puede tener el grosor 735 de aproximadamente 5 mm. La capa 730 puede estar rodeada por el blindaje exterior 740. El blindaje exterior 740 puede estar compuesto de FLiBe y puede tener el grosor 745 de aproximadamente 30 cm. En algunas realizaciones, el blindaje exterior puede ser conforme a los campos magneticos dentro del cerramiento 120 con el fin de reducir perdidas. Por ejemplo, el blindaje exterior 740 puede formar un toroide.

La figura 8 ilustra una vista en seccion que deja ver el interior del cerramiento 120 de determinadas realizaciones del reactor de fusion 110. En algunas realizaciones, el cerramiento 120 incluye una o mas partes de un manto interior 810, un manto exterior 820 y una o mas capas 730 descritas anteriormente. En la realizacion ilustrada, el cerramiento 120 incluye tres partes de manto interiores 810 que estan separadas por tres capas 730. Otras realizaciones pueden tener cualquier numero o configuracion de partes de manto interiores 810, capas 730 y manto exterior 820. En algunas realizaciones, el cerramiento 120 puede tener un grosor total 125 de aproximadamente 80 cm en muchas ubicaciones. En otras realizaciones, el cerramiento 120 puede tener un grosor total 125 de aproximadamente 1,50 m en muchas ubicaciones. Sin embargo, el grosor 125 puede variar a lo largo de la longitud del cerramiento 120 dependiendo de la forma del campo magnetico dentro del cerramiento 120 (es decir, la forma interna del cerramiento 120 puede ajustarse al campo magnetico tal como se ilustra en la figura 3b y por tanto puede

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no ser de un grosor uniforme 125).

En algunas realizaciones, las partes de manto interiores 810 tienen un grosor combinado 815 de aproximadamente 70 cm. En otras realizaciones, las partes de manto interiores 810 tienen un grosor combinado 815 de aproximadamente 126 cm. En algunas realizaciones, las partes de manto interiores estan compuestas de materiales tales como Be, FLiBe y similares.

El manto exterior 820 es de cualquier material de baja activacion que no tiende a volverse radiactivo bajo irradiacion. Por ejemplo, el manto exterior 820 puede ser de hierro o acero. En algunas realizaciones, el manto exterior 820 puede tener un grosor 825 de aproximadamente 10 cm.

La figura 9 ilustra un sistema informatico de ejemplo 900. En realizaciones particulares, uno o mas sistemas informaticos 900 se utilizan por el reactor de fusion 110 para cualquier aspecto que requiere control computerizado. Realizaciones particulares incluyen una o mas partes de uno o mas sistemas informaticos 900. En el presente documento, referencia a un sistema informatico puede abarcar un dispositivo de computacion, y viceversa, cuando sea apropiado. Ademas, referencia a un sistema informatico puede abarcar uno o mas sistemas informaticos, cuando sea apropiado.

Esta divulgacion contempla cualquier numero adecuado de sistemas informaticos 900. Esta divulgacion contempla el sistema informatico 900 que toma cualquier forma ffsica adecuada. Como ejemplo y no a modo de limitacion, el sistema informatico 900 puede ser un sistema informatico embebido, un sistema en chip (SOC), un sistema informatico de placa unica (SBC) (tal como, por ejemplo, un ordenador en modulo (COM) o sistema en modulo (SOM)), un sistema informatico de ordenador de escritorio, un sistema informatico de portatiles, un quiosco interactivo, un ordenador central, una red de sistemas informaticos, un telefono movil, un asistente digital personal (PDA), un servidor, un sistema informatico de tableta, o una combinacion de dos o mas de los mismos. Cuando sea apropiado, el sistema informatico 900 puede incluir uno o mas sistemas informaticos 900; ser unitario o distribuido; abarcar multiples ubicaciones; abarcar multiples maquinas; abarcar multiples centros de datos; o residir en una nube, que puede incluir uno o mas componentes de nube en una o mas redes. Cuando sea apropiado, uno o mas sistemas informaticos 900 pueden realizar sin limitacion espacial o temporal sustancial una o mas etapas de uno o mas metodos descritos o ilustrados en el presente documento. Como un ejemplo y no a modo de limitacion, uno o mas sistemas informaticos 900 pueden realizar en modo por lotes o en tiempo real una o mas etapas de uno o mas metodos descritos o ilustrados en el presente documento. Uno o mas sistemas informaticos 900 pueden realizar en diferentes momentos o en diferentes ubicaciones una o mas etapas de uno o mas metodos descritos o ilustrados en el presente documento, cuando sea apropiado.

En realizaciones particulares, el sistema informatico 900 incluye un procesador 902, una memoria 904, un almacenamiento 906, una interfaz de entrada/salida (I/O) 908, una interfaz de comunicacion 910 y un bus 912. Aunque esta divulgacion describe e ilustra un sistema informatico particular que tiene un particular numero de componentes en una disposicion particular, esta divulgacion contempla cualquier sistema informatico adecuado que tenga cualquier numero adecuado de cualquier componente adecuado en cualquier disposicion adecuada.

En realizaciones particulares, el procesador 902 incluye hardware para ejecutar instrucciones, tales como las que constituyen un programa de ordenador. Como un ejemplo y no a modo de limitacion, para ejecutar las instrucciones, el procesador 902 puede recuperar (o tomar) las instrucciones de un registro interno, una memoria cache interna, una memoria 904 o un almacenamiento 906; descodificar y ejecutar las mismas; y entonces escribir uno o mas resultados para un registro interno, una memoria cache interna, una memoria 904, o un almacenamiento 906. En realizaciones particulares, el procesador 902 puede incluir una o mas memorias cache internas para datos, instrucciones o direcciones. Esta divulgacion contempla el procesador 902 que incluye cualquier numero adecuado de cualquier memoria cache interna adecuada, cuando sea apropiado. Como un ejemplo y no a modo de limitacion, el procesador 902 puede incluir una o mas memorias cache de instruccion, una o mas memorias cache de datos y uno o mas buferes de traduccion anticipada (Translation Lookaside Buffer, TLB). Las instrucciones en las memorias cache de instruccion pueden ser copias de instrucciones en la memoria 904 o el almacenamiento 906, y las memorias cache de instruccion pueden acelerar la recuperacion de estas instrucciones mediante el procesador 902. Los datos en las memorias cache de datos pueden ser copias de datos en la memoria 904 o el almacenamiento 906 para que las instrucciones que se ejecutan en el procesador 902 actuen sobre los mismos; los resultados de instrucciones previas ejecutadas en el procesador 902 para el acceso por instrucciones posteriores que se ejecutan en el procesador 902 o para escribir en la memoria 904 o el almacenamiento 906; u otros datos adecuados. Las memorias cache de datos pueden acelerar operaciones de lectura o escritura mediante el procesador 902. Los TLB pueden acelerar la traduccion de direcciones virtuales para el procesador 902. En realizaciones particulares, el procesador 902 puede incluir uno o mas registros internos para datos, instrucciones o direcciones. Esta divulgacion contempla el procesador 902 que incluye cualquier numero adecuado de cualquier registro interno adecuado, cuando sea apropiado. Cuando sea apropiado, el procesador 902 puede incluir una o mas unidades logicas aritmeticas (ALUs); ser un procesador de multiples nucleos; o incluir uno o mas procesadores 902. Aunque esta divulgacion describe e ilustra un procesador particular, esta divulgacion contempla cualquier procesador adecuado.

En realizaciones particulares, la memoria 904 incluye una memoria principal para almacenar instrucciones para que se ejecute el procesador 902 o datos que el procesador 902 actue sobre los mismos. Como un ejemplo y no a modo

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de limitacion, el sistema informatico 900 puede cargar instrucciones desde almacenamiento 906 u otra fuente (tal como, por ejemplo, otro sistema informatico 900) hasta la memoria 904. El procesador 902 puede cargar entonces las instrucciones desde la memoria 904 hasta un registro interno o una memoria cache interna. Para ejecutar las instrucciones, el procesador 902 puede recuperar las instrucciones desde el registro interno o la memoria cache interna y descodificarlas. Durante o despues de la ejecucion de las instrucciones, el procesador 902 puede escribir uno o mas resultados (que pueden ser resultados intermedios o finales) al registro interno o la memoria cache interna. El procesador 902 puede escribir entonces uno o mas de aquellos resultados a la memoria 904. En realizaciones particulares, el procesador 902 ejecuta solo instrucciones en uno o mas registros internos o memorias cache internas o en la memoria 904 (en lugar del almacenamiento 906 o en otra parte) y actua solo en datos en uno o mas registros internos o memorias cache internas o en la memoria 904 (en lugar del almacenamiento 906 o en otra parte). Una o mas buses de memoria (que pueden incluir cada una, un bus de direcciones y un bus de datos) pueden acoplar el procesador 902 a la memoria 904. El bus 912 puede incluir una o mas buses de memoria, tal como se describe a continuacion. En realizaciones particulares, una o mas unidades de gestion de memoria (MMU) residen entre el procesador 902 y la memoria 904 y facilitan los accesos a la memoria 904 solicitados por el procesador 902. En realizaciones particulares, la memoria 904 incluye memoria de acceso aleatorio (RAM). Cuando sea apropiado, esta RAM puede ser una memoria volatil Cuando sea apropiado, esta RAM puede ser una RAM dinamica (DRAM) o una rAm estatica (SRAM). Ademas, cuando sea apropiado, esta RAM puede ser una RAM de puerto unico o de puertos multiples. Esta divulgacion contempla cualquier RAM adecuada. La memoria 904 puede incluir una o mas memorias 904, cuando sea apropiado. Aunque esta divulgacion describe e ilustra una memoria particular, esta divulgacion contempla cualquier memoria adecuada.

En realizaciones particulares, el almacenamiento 906 incluye almacenamiento masivo para datos o instrucciones. Como un ejemplo y no a modo de limitacion, el almacenamiento 906 puede incluir una unidad de disco duro (HDD), una unidad de disco flexible, memoria flash, un disco optico, un disco magnetooptico, cinta magnetica o una unidad de bus universal en serie (USB) o una combinacion de dos o mas de estos. El almacenamiento 906 puede incluir medios retirables o no retirables (o fijos), cuando sea apropiado. El almacenamiento 906 puede ser interno o externo al sistema informatico 900, cuando sea apropiado. En realizaciones particulares, el almacenamiento 906 es una memoria de estado solido no volatil. En realizaciones particulares, el almacenamiento 906 incluye una memoria de solo lectura (ROM). Cuando sea apropiado, esta ROM puede ser una ROM de mascara programada, una ROM programable (PROM), una PROM borrable (EPROM), una PROM electricamente borrable (EEPROM), una ROM electricamente alterable (EAROM), o una memoria flash o una combinacion de dos o mas de estos. Esta divulgacion contempla el almacenamiento masivo 906 tomando cualquier forma ffsica adecuada. El almacenamiento 906 puede incluir una o mas unidades de control de almacenamiento que facilita la comunicacion entre el procesador 902 y el almacenamiento 906, cuando sea apropiado. Cuando sea apropiado, el almacenamiento 906 puede incluir uno o mas almacenamientos 906. Aunque esta divulgacion describe e ilustra un almacenamiento particular, esta divulgacion contempla cualquier almacenamiento adecuado.

En realizaciones particulares, la interfaz de I/O 908 incluye hardware, software o ambos, para proporcionar una o mas interfaces para la comunicacion entre el sistema informatico 900 y uno o mas dispositivos de I/O. El sistema informatico 900 puede incluir uno o mas de estos dispositivos de I/O, cuando sea apropiado. Uno o mas de estos dispositivos de I/O pueden permitir la comunicacion entre una persona y un sistema informatico 900. Como un ejemplo y no a modo de limitacion, un dispositivo de I/O puede incluir un teclado, un teclado numerico, un microfono, un monitor, un raton, una impresora, un escaner, un altavoz, una camara fija, un puntero, una tableta, una pantalla tactil, una rueda de desplazamiento, una camara de video, otro dispositivo de I/O adecuado o una combinacion de dos o mas de estos. Un dispositivo de I/O puede incluir uno o mas sensores. Esta divulgacion contempla cualquier dispositivo de I/O adecuado y cualquier interfaz de I/O 908 adecuada para ellos. Cuando sea apropiado, la interfaz de I/O 908 puede incluir uno o mas dispositivo o unidades de software que permiten que el procesador 902 accione uno o mas de estos dispositivos de I/O. La interfaz de I/O 908 puede incluir una o mas interfaces de I/O 908, cuando sea apropiado. Aunque esta divulgacion describe e ilustra una interfaz de I/O particular, esta divulgacion contempla cualquier interfaz de I/O adecuada.

En realizaciones particulares, la interfaz de comunicacion 910 incluye hardware, software o ambos para proporcionar una o mas interfaces para la comunicacion (tales como, por ejemplo, la comunicacion basada en paquetes) entre el sistema informatico 900 y uno o mas de otros sistemas informaticos 900 o una o mas redes. Como un ejemplo y no a modo de limitacion, la interfaz de comunicacion 910 puede incluir un controlador de interfaz de red (NIC) o un adaptador de red para la comunicacion con una red Ethernet u otro tipo de red basada en cable o una NIC inalambrica (WNIC) o un adaptador inalambrico para la comunicacion con una red inalambrica, tal como una red WiFi. Esta divulgacion contempla cualquier red adecuada y cualquier interfaz de comunicacion 910 adecuada para esta. Como un ejemplo y no a modo de limitacion, el sistema informatico 900 puede comunicarse con una red adhoc, una red de area personal (PAN), una red de area local (LAN), una red de area amplia (WAN), una red de area metropolitana (MAN), o una o mas partes de Internet o una combinacion de dos o mas de estos. Una o mas partes de una o mas de estas redes pueden ser por cable o inalambricas. Como un ejemplo, el sistema informatico 900 puede comunicarse con una pAn inalambrica (WPAN) (tal como, por ejemplo, una WPAN bluetooth), una red Wi-Fi, una red WI-MAX, una red telefonica celular (tal como, por ejemplo, un sistema global para redes comunicaciones moviles (GSM)), u otra red inalambrica adecuada o una combinacion de dos o mas de estos. El sistema informatico 900 puede incluir cualquier interfaz de comunicacion 910 adecuada para cualquiera de estas redes, cuando sea

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apropiado. La interfaz de comunicacion 910 puede incluir una o mas interfaces de comunicacion 910, cuando sea apropiado. Aunque esta divulgacion describe e ilustra una interfaz de comunicacion particular, esta divulgacion contempla cualquier interfaz de comunicacion adecuada.

En realizaciones particulares, el bus 912 incluye hardware, software o ambos que acoplan componentes del sistema informatico 900 entre st Como un ejemplo y no a modo de limitacion, el bus 912 puede incluir un puerto de graficos acelerado (AGP) u otro bus de graficos, un bus de arquitectura industrial estandar extendida (EISA), un bus de lado frontal (FSB), una interconexion de HyperTransport (HT), un bus de arquitectura industrial estandar (ISA), una interconexion Infiniband, un bus de pocos pines (low-pin-count, LPC), un bus de memoria, un bus de arquitectura de microcanal (MCA), un bus de interconexion de componentes perifericos (PCI), un bus de PCI-Express (PCIe), un bus de conexion de tecnologfa avanzada en serie (SATA), un bus local de asociacion de estandares electronicos de video (VLB), u otro bus adecuado o una combinacion de dos o mas de estos. El bus 912 puede incluir una o mas buses 912, cuando sea apropiado. Aunque esta divulgacion describe e ilustra un bus particular, esta divulgacion contempla cualquier bus o interconexion adecuada.

En el presente documento, un medio o medios de almacenamiento no transitorio legible por ordenador pueden incluir uno o mas circuitos basados en semiconductor u otros circuitos integrados (IC) (tales como por ejemplo, matrices de puerta de campo programable (FPGA) o IC de aplicacion espedfica (ASIC)), unidades de disco duro (HDD), unidades de disco tnbridas (HHD), disco opticos, unidades de disco optico (ODD), discos megnetoopticos, unidades magnetoopticas, disquetes flexibles, unidades de disco flexibles (FDD), cintas magneticas, unidades de estado solido (SSD), unidades de RAM, unidades o tarjetas digitales seguras, cualquier otro medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador adecuado, o cualquier combinacion adecuada de dos o mas de estos, cuando sea apropiado. Un medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador puede ser volatil, no volatil o una combinacion de volatil y no volatil, cuando sea apropiado.

En el presente documento, “o” es inclusivo y no exclusivo, a no ser que se indique expresamente lo contrario o se indique lo contrario por contexto. Por tanto, en el presente documento, “A o B” significa que “A, B o ambos,” a no ser que se indique expresamente lo contrario o se indique lo contrario por contexto. Ademas, “y” es tanto conjunta como por separado, a no ser que se indique expresamente lo contrario o se indique lo contrario por contexto. Por tanto, en el presente documento, “A y B” significa que “A y B, conjunta y por separado,” a no ser que se indique expresamente lo contrario o se indique lo contrario por contexto.

El alcance de esta divulgacion abarca todos los cambios, sustituciones, variaciones, alteraciones y modificaciones a las realizaciones de ejemplo descritas o ilustradas en el presente documento que una experta media en la tecnica podna comprender. El alcance de esta divulgacion no esta limitado a las realizaciones de ejemplo descritas o ilustradas en el presente documento. Ademas, aunque esta divulgacion describe e ilustra realizaciones respectivas en el presente documento como que incluyen componentes, elementos, funciones, operaciones o etapas particulares, cualquiera de estas realizaciones puede incluir cualquier combinacion o permutacion de cualquiera de los componentes, elementos, funciones, operaciones o etapas tal como se describe o ilustra en cualquier parte en el presente documento que una experta media en la tecnica podna comprender. La invencion esta en cualquier caso definida por las reivindicaciones adjuntas. Ademas, la referencia en las reivindicaciones adjuntas a un aparato o sistema o a un componente de un aparato o sistema que se adapta a, se dispone para, es capaz de, esta configurado para, se habilita para, puede hacerse funcionar para realizar una funcion particular abarca este aparato, sistema, componente independientemente de si este o esta funcion particular esta activada, encendida o desbloqueada, siempre y cuando este aparato, sistema o componente este adaptado, este dispuesto, sea capaz de, este configurado para, este habilitado, pueda hacerse funcionar o funcione de este modo.

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   REIVINDICACIONES

   1. Reactor de fusion (110) que comprende:

   dos bobinas magneticas internas (140) suspendidas dentro de un cerramiento (120);

   una bobina magnetica central (130) coaxial con las dos bobinas magneticas internas (140) y ubicada proxima a un punto medio (340) del cerramiento (120);

   una pluralidad de bobinas magneticas de encapsulamiento (150) coaxiales con las bobinas magneticas internas (140), en el que las bobinas magneticas de encapsulamiento (150) en funcionamiento conservan la estabilidad magnetohidrodinamica (MHD) del reactor de fusion (110) manteniendo una pared magnetica que impide que se expanda plasma (310) dentro del cerramiento (120); y

   dos bobinas magneticas de espejo (160) coaxiales con las bobinas magneticas internas (140).
2. 2. Reactor de fusion segun la reivindicacion 1, en el que las bobinas magneticas pueden hacerse funcionar, cuando se suministran con corrientes electricas, para formar campos magneticos para confinar el plasma (310) dentro del cerramiento (120), comprendiendo las corrientes electricas:

   una pluralidad de primeras corrientes electricas que fluyen en una primera direccion a traves de las bobinas magneticas de encapsulamiento (150), la bobina magnetica central (130) y las dos bobinas magneticas de espejo (160); y

   una pluralidad de segundas corrientes electricas que fluyen en una segunda direccion que es opuesta a la primera direccion a traves de las dos bobinas magneticas internas (140).
3. 3. Reactor de fusion segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la bobina magnetica central (130) y las bobinas magneticas de encapsulamiento (150) son externas al cerramiento (120).
4. 4. Reactor de fusion segun la reivindicacion 3, en el que:

   el cerramiento (120) comprende un primer extremo (320) y un segundo extremo (330) que es opuesto al primer extremo (320);

   las dos bobinas magneticas internas (140) suspendidas dentro del cerramiento (120) comprenden:

   una primera bobina magnetica interna (140A) ubicada entre la bobina magnetica central (130) y el primer extremo (320) del cerramiento (120); y

   una segunda bobina magnetica interna (140B) ubicada entre la bobina magnetica central (130) y el segundo extremo (330) del cerramiento (120);

   la pluralidad de bobinas magneticas de encapsulamiento (150) comprende:

   un primer conjunto de dos bobinas magneticas de encapsulamiento (150) ubicado entre la primera bobina magnetica interna (140A) y el primer extremo (320) del cerramiento (120); y

   un segundo conjunto de dos bobinas magneticas de encapsulamiento (150) ubicado entre la segunda bobina magnetica interna (140B) y el segundo extremo (330) del cerramiento (120); y

   las dos bobinas magneticas de espejo (160) comprenden:

   una primera bobina magnetica de espejo (160A) ubicada proxima al primer extremo (320) del cerramiento (120); y

   una segunda bobina magnetica de espejo (160B) ubicada proxima al segundo extremo (330) del cerramiento (120).
5. 5. Reactor de fusion segun la reivindicacion 1, en el que:

   el cerramiento (120) comprende un primer extremo (320) y un segundo extremo (330) que es opuesto al primer extremo (320), siendo el punto medio (340) del cerramiento (120) sustancialmente equidistante entre los extremos primero y segundo (320, 330) del cerramiento (120);

   cada bobina magnetica interna (140) esta colocada en un lado opuesto del punto medio (340) del cerramiento (120) de la otra bobina magnetica interna (140);

   una o mas de las bobinas magneticas de encapsulamiento (150) estan colocadas en cada lado del punto medio (340) del cerramiento (120);

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   cada bobina magnetica de espejo (160) esta colocada en un lado opuesto del punto medio (340) del cerramiento (120) de la otra bobina magnetica de espejo (160); y

   las bobinas magneticas, cuando se suministran con corrientes electricas, forman campos magneticos para confinar el plasma (310) dentro del cerramiento (120).
6. 6. Reactor de fusion segun la reivindicacion 5, en el que: las dos bobinas magneticas internas (140) comprenden:

   una primera bobina magnetica interna (140A) ubicada entre la bobina magnetica central (130) y el primer extremo (320) del cerramiento (120); y

   una segunda bobina magnetica interna (140B) ubicada entre la bobina magnetica central (130) y el segundo extremo (330) del cerramiento (120);

   la una o mas bobinas magneticas de encapsulamiento (150) colocada en cada lado del punto medio (340) del cerramiento (120) comprende:

   un primer conjunto de dos bobinas magneticas de encapsulamiento (150) ubicado entre la primera bobina magnetica interna (140A) y el primer extremo (320) del cerramiento (120); y

   un segundo conjunto de dos bobinas magneticas de encapsulamiento (150) ubicado entre la segunda bobina magnetica interna (140B) y el segundo extremo (330) del cerramiento (120); y

   las dos bobinas magneticas de espejo (160) comprenden:

   una primera bobina magnetica de espejo (160A) ubicada proxima al primer extremo (320) del cerramiento (120); y

   una segunda bobina magnetica de espejo (160B) ubicada proxima al segundo extremo (330) del cerramiento (120).
7. 7. Reactor de fusion segun la reivindicacion 5 o 6, en el que las corrientes electricas suministradas a las bobinas magneticas comprenden:

   una pluralidad de primeras corrientes electricas que fluyen en una primera direccion a traves de las bobinas magneticas de encapsulamiento (150) y las dos bobinas magneticas de espejo (160); y

   una pluralidad de segundas corrientes electricas que fluyen en una segunda direccion que es opuesta a la primera direccion a traves de las dos bobinas magneticas internas (140).
8. 8. Reactor de fusion segun una de las reivindicaciones 5 a 7, en el que las bobinas magneticas de encapsulamiento (150) son externas al cerramiento (120).
9. 9. Reactor de fusion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que:

   las dos bobinas magneticas internas (140) comprende cada una, una forma toroidal; y

   las bobinas magneticas de encapsulamiento (150) comprende cada una, una seccion transversal sustancialmente cuadrada.
10. 10. Reactor de fusion segun la reivindicacion 1, en el que: el cerramiento (120) comprende:

    una lmea central (115) que discurre a lo largo de un eje central del cerramiento (120); y

    un primer extremo (320) y un segundo extremo (330) que es opuesto al primer extremo (320), siendo el punto medio (340) sustancialmente equidistante entre los extremos primero y segundo (320, 330) del cerramiento (120);

    las dos bobinas magneticas internas (140) estan centradas en la lmea central (115) y tiene cada una, una forma toroidal, comprendiendo las dos bobinas magneticas internas (140):

    una primera bobina magnetica interna (140A) ubicada entre el punto medio (340) y el primer extremo (320) del cerramiento (120); y

    una segunda bobina magnetica interna (140B) ubicada entre el punto medio (340) y el segundo extremo (330) del cerramiento (120);

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    la pluralidad de bobinas magneticas de encapsulamiento (150) estan centradas en la lmea central (115) y tienen un diametro mas grande que las bobinas magneticas internas (140), comprendiendo la pluralidad de bobinas magneticas de encapsulamiento (150):

    al menos dos primeras bobinas magneticas de encapsulamiento (150) ubicadas entre el punto medio (340) y el primer extremo (320) del cerramiento (120); y

    al menos dos segundas bobinas magneticas de encapsulamiento (150) ubicadas entre el punto medio (340) y el segundo extremo (330) del cerramiento (120);

    la bobina magnetica central (130) esta centrada en la lmea central (115); y

    las dos bobinas magneticas de espejo (160) estan centradas en la lmea central (115) y comprenden:

    una primera bobina magnetica de espejo (160A) ubicada proxima al primer extremo (320) del cerramiento (120); y

    una segunda bobina magnetica de espejo (160B) ubicada proxima al segundo extremo (330) del cerramiento (120);

    en el que las bobinas magneticas, cuando se suministran con corrientes electricas, forman campos magneticos para confinar el plasma (310) dentro del cerramiento (120).

    Reactor de fusion segun la reivindicacion 10, en el que las corrientes electricas suministradas a las bobinas magneticas comprenden:

    una pluralidad de primeras corrientes electricas que fluyen en una primera direccion a traves de la pluralidad de bobinas magneticas de encapsulamiento (150), la bobina magnetica central (130) y las dos bobinas magneticas de espejo (160); y

    una pluralidad de segundas corrientes electricas que fluyen en una segunda direccion que es opuesta a la primera direccion a traves de las dos bobinas magneticas internas (140).

    Reactor de fusion segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el cerramiento (120) comprende un manto exterior (820) y un manto interior (810), comprendiendo el manto exterior (820) acero o hierro y comprendiendo el manto interior (810) berilio o una mezcla de fluoruro de litio (LiF) y fluoruro de berilio (BeF2)(FLiBe).

    Reactor de fusion segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que cada una de las dos bobinas magneticas internas (140) comprende:

    un nucleo que comprende una pluralidad de devanados de bobina (710);

    un blindaje interior (720) que rodea el nucleo;

    una capa protectora (730) que rodea el blindaje interior (720); y

    un blindaje exterior (740) que rodea la capa protectora (730).