JPH11512820A

JPH11512820A - 複合プラズマ配置、複合プラズマ配置の発生方法及び発生装置

Info

Publication number: JPH11512820A
Application number: JP9513655A
Authority: JP
Inventors: エム．コロク、ポール
Original assignee: エム．コロク、ポール
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1999-11-02
Also published as: US6396213B1; DE69630705D1; US20010046273A1; US6477216B2; EP0876663A1; EP0876663B1; WO1997012372A1; ATE254333T1; EP0876663A4; AU7374896A

Abstract

(57)【要約】複合プラズマ配置は、ピン（１１６）と、ピン（１１６）を包囲する環状電極（１１１）とを有する装置から形成される。円筒状導体（１１０）が環状電極（１１１）と電気的に接続され、かつ同軸上に配設される。また螺旋形導体（１１８）が円筒状導体と同軸上に配置される。螺旋形導体（１１８）は複数のワイヤーから構成され、各々のワイヤーは各ピン（１１６）に接続されている。環状電極（１１１）およびピンは導電シリンダーの内部から出た同方向側に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】複合プラズマ配置、複合プラズマ配置の発生方法及び発生装置発明の背景発明の分野本発明は、複合プラズマ配置および新しい複合プラズマ配置を形成する方法および装置に関連する。背景の説明複合プラズマ配置(compound plasma configuration)は、ＰＭＫ（プラズマ・マントル・核）配置として知られており、米国特許第４，０２３，０６５；４，８９１，１８０；５，０１５，４３２；および５，０４１，７６０号に記載されている。ＰＭＫの構造を米国特許第４，０２３，０６５号から引用して図１および２に示す。当該特許に記載されているように、ＰＭＫ４２は三つの主要な領域から構成されている。内部核３６、真空磁場領域２６、および、マントル２８である。内部核３６は、単一のトロイダル形電流ループである。マントル２８は、イオン化された物質から構成され、ガス体といった流体１０で包囲されている。真空磁場領域２６は、マントルと核とを分離する。図３および４は、再度米国特許第４，０２３，０６５号から引用したものであり、内部核について詳しく図示している。プラズマ核３６は、その中と周囲にポロイダル磁界を発生する。この磁界は流線３４で示す。表面電流３８はトロイダル状核の体積の全体にわたり副軸(minor axis)の周囲を流れる。当該電流３８により核３６の中心内に磁界が生じる。この磁界を流線４０として示す。マントル２８は一般的に楕円体で、核３６を包囲している。概略を図１に示す。この配置は、核３６が真空磁場領域２６に存在しており、急速には消滅せず、非常に安定している。核電流は、また、流線３４で示される強力なポロイダル磁場を発生する。当該磁場は、マントル内において電離粒子を支持する。これにより、マントル２８が真空磁領域２６のなかに崩壊するのを防ぐ。しかし、マントル２８は、ポロイダル磁場の内部圧力が外部の流体１０の流体圧力と均衡するので、それ以上は膨脹出来ない。図２に示すように、マントル２８の周囲を流れる弱いポロイダル電流４４が存在する。これは、トロイダル状核３６の中心を通り、核３６によって生成されたポロイダル磁場の流線に沿ってマントル２８の周囲を周回する。ポロイダル電流４４によりトロイダル状の磁場が真空磁場領域２６に形成される。この磁場は流線４６として図示する。トロイダル場とポロイダル場とを合算した場は図示していない。ＰＭＫ内の真空磁場領域のおかげで、電流粒子の拡散による核電流の導電率の喪失が防がれる。その結果核はある期間存在し、その期間におけるそのエネルギー損失はマントルに対する高温放射に限定される。プラズマ配置の存在あるいは安定性は外部の電界あるいは磁界に依存しない。むしろ、充電されたバッテリーに似ており、当該複合プラズマ配置は、磁気エネルギーをある期間、内部蓄積あるいは内部保存できる。その期間は、導電率、周囲流体圧力、および、内部エネルギー容量により決まる。荷電粒子は、電離マントルを形成し、一般的には、核を構成する循環電流により発生する集中ポロイダル磁場を透過しない。かくして、物理的流体圧力がマントルに加わり、マントルを圧縮する。しかし、マントルの圧縮により、ポロイダル磁場が圧縮され、核エネルギーおよび温度が上昇する。従って、ＰＭＫ、すなわち、プラズマの内部温度およびエネルギーは、機械的流体圧力をマントルの外部表面に加えることにより、上昇する。もし、流体圧力をマントルに加えるために、ガスあるいは流体を使用する場合、粒子は、マントルを通して拡散し、マントルを透過する可能性がある。しかし、これらの粒子は、核の放射する高熱に曝されるので、電離される。結果的には、これらの粒子は、マントルの一部を形成し、大部分は、ＰＭＫ内の磁場を透過出来ない。それゆえに、真空磁場領域近辺の真空状態が、複合プラズマ配置の内在的内部エネルギーにより維持される。このようにＰＭＫは、機械的圧力と循環プラズマ電流との間にインターフェースを確立しているという点で、特徴的なものである。従来のＰＭＫは、上記に参照した先行特許において説明されているように、まず、ガス中に電離螺旋形領域を作り出し、次に、大電流をこの電離領域に流すことにより発生する。この結果生じた螺旋形電流は、崩壊して、外側マントルと内部トロイダル核とを作り出す。しかしこの方法は、ＰＭＫを形成しようとする媒体物の実体体積に対して大量のエネルギーを同時に加えるので非効率的であった。結果的に、小体積の各領域に加えられたエネルギーは、減少し、媒体物の効果的な活性化に手間どり、時間がかかった。既に述べたようにこれら従来プロセスはいくぶん信頼性に欠けている。さらに、ＰＭＫを発生するために必要な装置はかなり複雑であり、電離された螺旋形領域をガス体の中に作り出すために、プラズマ・ガンあるいはフラッシュ・ランプといった電力供給装置、および、電流を電離された領域に流すために高電圧源が、別途に必要であった。さらに、この装置はその大きさに起因して最初からきわめて誘導的であり、そのため初期電流の増加時間を遅延させる。これら従来の方法により形成された複合プラズマ配置は、寿命および安定性に欠けていた。一般的に複合プラズマ配置は、誘導性閉回路を有しており、その崩壊時間が、特性誘導係数と導電率の積で表される。プラズマ状物質（プラズモイド）の誘導係数は、一般的には、固定されているので、直径１０ｃｍのプラズマ状物質の寿命は、その導電率により変わる。従来発生した複合プラズマ配置の寿命は、ほぼ、数マイクロ秒であった。例えばこの複合プラズマ配置は、ＤａｎｉｅｌＲ．Ｗｅｌｌｓ、ＰａｕｌＥｄｗａｒｄＺｉａｊｋａ、およびＪａｃｋＬ．Ｔｕｎｓｔａｌｌによる刊行物：「熱核プラズマＴＲＩＳＯＰＳＶＩＩＩの流体力学的閉じ込め（プラズマ線形閉じ込め）」、ＦｕｓｉｏｎＴｅｃｈ．９：８３（１９８６）に記載されている。この場合プラズマ・リングは、二つの相対するプラズマ・ガンにより発生され、お互いが磁気的に反発し、中心に、かつ、テータ・ピンチ(theta pinch )圧縮コイルと同軸上において統合される。テータ・ピンチ・コイルは、点弧されたとき、あらかじめ電離されたバックグラウンド・プラズマから典型的な圧縮波を発生する。先に軸磁気ガイド場が発生しなかった場合、プラズマ圧力波は、崩壊しながら、統合した磁気プラズマ・リングを遮断し、押しつぶし、結果的に複合プラズマ配置を作りあげる。この複合プラズマ配置は、自然に圧縮加熱され、慣性的に発生する圧縮波により、高い最大圧力に到達し、重水素燃料の核融合反応を点火する。しかし、慣性的に統合されたリングの寿命が極めて短いために（１マイクロ秒）、プラズマを強力に圧縮活性化しても、核融合反応時間を十分に伸ばすことが出来ず、均衡(break even)した核融合燃焼を起こせない。このことは、長寿命の、安定性のある複合プラズマ配置の必要性を物語っている。発明の要約本発明の目的は、ＰＭＫを信頼性をもって発生する簡単な装置を提供することである。本発明の別の目的は、ＰＭＫを発生する簡単な方法を提供することである。本発明のさらに目的とするところは、ＰＭＫを信頼性及び再現性良く提供することのできる装置と方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、長寿命の新複合磁気プラズマ配置を提供することである。本発明のさらに他の目的は、新複合磁気プラズマ配置の用途を提供することである。これらの目的は特定の装置により提供される。当該装置は、開口端をもつ導電シリンダーと、環状電極と、複数のピンと、開口端を有し、複数のワイヤーからなる螺旋形導体とから成る。当該ピンは各々電気的に各ワイヤーに接続されており、螺旋形導体の開口端から突き出している。当該環状電極は、電気的に導電シリンダーに接続されている。当該螺旋状導体は導電シリンダーと同軸上にある。当該ピンは螺旋状導体の内部から出て配設されており、環状電極により包囲されている。また本発明の目的は、プラズマを介して電流を流すと同時に、磁界を発生し、磁界をもってプラズマを膨脹することから成る、複合プラズマ配置発生方法により提供される。更に、これらの目的は、核と、真空磁場領域と、マントルとから構成される複合プラズマ配置により提供される。この配置において、核およびマントルは、ハイパー伝導(hyperconducting)電流を有する。図面の簡単な説明本発明のいろいろな他の目的、特徴、および付随する利点は、添付図面を参照しながら、下記の詳細な説明を通して理解されるならば、十分に明らかになるであろう。図面中の同一の参照文字は同一または類似部分を示すものである。図１および２は、米国特許第４，０２３，０６５号から再現され、本発明に従い形成される複合プラズマ配置（ＰＭＫ）の部分を示す。図３および４も、米国特許第４，０２３，０６５号から再現され、当該複合プラズマ配置（ＰＭＫ）のトロイダル状核の内部詳細図である。図５は模式的に示したもので、複合プラズマ配置を発生する、インパルス回路を有する発生源と同軸マウンティング・バスの透視図である。図６は、当該発生源の生成端の図である。図７は、発生源の切り欠き側面図である。図８は、発生源の螺旋状導体部位の拡大図である。図９は、同軸マウンティング・バスの透視図である。図１０は、インパルス回路の模式図である。図１１は、インパルス回路により発生する電流対時間の図表である。図１２ａから１２ｈは、複合プラズマ配置（ＰＭＫ）が形成されるまでのプラズマ膨脹過程を図示した図である。図１３は、本発明によるＰＭＫのマントルの断面図である。図１４は、本発明の電力発生システムのブロック図である。図１５は、本発明による熱スラスト・エンジンの構成図である。図１６は、誘導ＭＨＤコンバータの説明図である。図１７ａから１７ｄは、真空磁場−プラズマ端の図表である。図１８は、発生源の透視図である。図１９は、本発明のＰＭＫバーナーの部分を示す。図２０は、本発明によるＰＭＫハイパードライブのブロック図である。発明の詳細な説明装置および支持構造の実施例を図５で説明する。図５には、三つの部品を図示する。発生源１００、発生源取り付けた同軸マウンティング・バス１０２、および、当該バスと接続されるインパルス回路１０４である。発生源は複合プラズマ配置（ＰＭＫ）を形成する装置である。同軸マウンティング・バスは、発生源をインパルス回路に取り付けるための簡便な方法であり、また、発生源において生じた軸磁束を、形成しつつあるＰＭＫと結合（リンク）させる。インパルス回路は、複合プラズマ配置を形成するために発生源を駆動する１つの方法である。複合プラズマ配置は、発生源１００の構造１０６の端部で発生する。本構造の端部の図を図６に示す。最外端部のリングは、自由に選択できる絶縁支持シリンダー１０８である。中心に向かって見て、次のリングは環状電極１１１である。更に中心に向かって見て、次のリングは絶縁体１１２である。この絶縁体は頑丈であり、堅く、導電シリンダー１１０内の体積を充填しており、その絶縁体の中には螺旋状導体１１４が包埋されている。この両方とも図７に示されている。複数のピン１１６が螺旋状導体１１４から絶縁体１１２を通して突き出ている。また、絶縁体を通して環状電極１１１が突き出ており、当該電極は、電気的に導電シリンダー１１０に連結されている。図７は、発生源１００の切取り側面図である。一般的な円筒状螺旋状導体１１４は、等間隔に配置された複数のワイヤー１１８から構成され、各ワイヤーは類似の螺旋状通路(helical path)を形成する。螺旋状導体は、少なくとも３つのワイヤー、より好ましくは少なくとも五つのワイヤーを配設したものであることが好ましい。これらの個々のワイヤー１１８は、螺旋状導体１１４が包埋されている絶緑体１１２とは異なる絶縁塗装を施されていてもよい。ワイヤー１１８は、全部がそれぞれ、螺旋状導体１１４の全長に渡り、既述通り螺旋状に配設され、図８に示すように、導電支持ディスク１２０が取り付けられている導電シリンダーの末端を越えた領域において軸バンドル１１３として真っ直ぐに一つに束ねられる。軸バンドル１１３は絶縁筒１２４内に同軸上に配設され、これにより、動作中、螺旋状導体１１４により発生される軸磁束が、導電シリンダーに沿って相互に結合（リンク）される。導電シリンダー１１０は、電気的に導電支持ディスク１２０と連結されており、選択的にスリット１２２を配設して軸磁束による誘導電流を抑制する。導電支持ディスク１２０は、同軸マウンティング・バス１０２を発生源１００に取り付けるための締付穴２２８を有している。絶縁筒１２４は、導電シリンダー１１０および支持ディスク１２０から突き出して伸びており、その内部においては軸バンドル１１３の延長コードが連接棒１２６に連結されている。絶縁筒は絶縁体１１２の一部を構成し、絶縁体１１２の内部には螺旋状導体１１４が包埋されている。連接棒１２６は絶縁筒１２４から突き出している。連接棒１２６は電気的に軸バンドル１１３に接続されており、それゆえに螺旋状導体１１４にも電気的に結合されている。図８は螺旋状導体の拡大図である。図示するように、ワイヤー１１８は螺旋状導体１１４の軸１３０の周囲を一巻以上しており、螺旋状導体１１４の軸１３０に対するワイヤーの接線１２８角度はαである。この角度は当業者の間では「ヘリシティ」として知られているものである。一般的には、ヘリシティは小さく、この角度は通常３０度以下であり、好ましくは１０度から３０度である。これにより、ＰＭＫがより低い残余速度およびよりすぐれたエネルギー効率のもとで形成される。しかし、これにより発生源の寿命が犠牲にされる。すなわち、螺旋状導体が正味強い径方向の圧縮を受けるので、磁気応力が極めて高くなるのである。ヘリシティを４５度に設定することにより、発生源電流がより力を受けない傾向となり、径方向応力が軽減され、かつ一般的に寿命がより長くなり、かつ高負荷能力、すなわち高出力が得られる。このヘリシティーの選択によって、「突き出し（プッシュ・オフ）」速度は、ＳＴＰ大気内で、１０ｋｍ／秒のオーダーであり、ＰＭＫ内部の総エネルギーをより少なくできる。より大きな運動エネルギーを有するＰＭＫを形成するためには、この角度は３０〜８０度であることが好ましい。導電シリンダー１１０にかかる外向き径方向の高負荷応力は、導電材料の選択と支持シリンダー１０８の支持によって、一般的には十分耐えられるものである。図８はまた、螺旋状導体１１４及び軸バンドル１１３の内側にある絶縁体１１２のシリンダーをも図示するものである。発生源の絶縁体１１２は、導電シリンダー１１０の内側に隙間なく充填されており、かつ螺旋状導体１１４を覆っている。本発生源の高価格版に使用する材料に関して述べれば、発生源内の絶縁体１１２部分は、機械的衝撃およびプラズマ磁束に対して耐性を有する、強靭で高温度無孔性セラミックで充填される。このセラミックが抵抗力のある(refractory)導電シリンダー１１０の内部を充填しており、抵抗力のある螺旋状導体１１４を包埋している。導電性媒体物の適切な候補は純ホウ素金属である。高負荷核融合に用いる場合、抵抗力のある導電媒体物は、精製された同位元素、ホウ素１１（¹¹Ｂ）から構成されることができる。環状電極１１１に使用する材料としては、導電シリンダー１１０と同じ導電材料を使用することも選択できる。同様にピン１１４は、絶縁体を取り除いたワイヤー１１８を絶縁体１１２を短い距離越えるまで延長することによって、螺旋状導体と同じ材質から構成することもできる。本発生源の低価格版に使用する材料に関しては実施例を参照されたい。図１８には、発生源１００の他の好ましい実施例が示されている。ピンチング・コイル２８０が、当該電極の面において同軸上に、あるいは発生源の真上に配設されることができる。当該コイルは、複合プラズマ配置を、その形成が終了したときに、図１２ｈに図示したプラズマシース１９２が環状電極１１１に触れる領域において、つまみ取り（ピンチオフ）かつ分離するために用いられる。これにより、ピン１１６あるいは環状電極からの汚染物質を低減し、形成中のＰＭＫに汚染物質が侵入するのを防ぐ。さらにこのピンチング・コイルはボール（bowl)状であってもよい。この場合、本コイルは、発生源から離れていく複合プラズマ配置に対してさらにモーメントを与えることができる。通常用いられる支持シリンダー１０８の切取り断面図（点線部分）を図１８に示し、磁束スロット２８２および導電シリンダー１１０を図示する。磁束スロット２８２は導電シリンダー１１０に配設され、螺旋状導体１１４により発生された磁束に対して１つおきの開口部を提供する。これによって磁束は、導電ディスク１３４の上で再入出することによって、より自由に結合（リンク）することができる。図９に同軸マウンティング・バス１０２の透視図を示す。同軸マウンティング・バスは、動作中に発生源１００により発生される磁界と干渉することなく、発生源１００およびインパルス回路１０４を電気的に結合する。同軸マウンティング・バス１０２の両端は、中心に前部孔が配設された前部導電ディスク１３４と中心部に後部孔１３７を配設された後部導電ディスク１３５である。これらの導電ディスク１３４および１３５は、複数の導電支持ロッド１３８により連結されている。当該支持ロッド１３８は、作動中に発生源１００により生ずる磁束の結合（リンク）を阻害することなしに、電気的にかつ機械的に導電ディスク１３４および１３５を連結する。発生源１００は、図５に示すように、支持ディスク１２０と前部導電ディスク１３４とを締めつけて連結することにより、同軸マウンティング・バス１０２および軸中心ピン１４７に取り付けられる。これにより、導電シリンダー１１０を同軸マウンティング・バス１０２に連結する。後部導電ディスク１３５は電気的にインパルス回路１０４に連結される。発生源１４０の後端部の絶縁筒１２４及び連接棒１２６は、前部導電ディスク１３４の前部孔１３６を通過して、軸中心絶縁体筒（チューブ）１４９の中に伸びている。図５に示されるように、連接棒１２６は、電気的に軸中心ピン１４７、例えばタップがつけられた接合具を経由してインパルス回路１０４に連結出来る。電気的に連結されている軸中心ピン１４７は、後部導電ディスク１３５の後部孔１３７を通り抜け、電気的にインパルス回路１０４に連結出来る。前部導電ディスク１３４も、支持ロッドの取付用に複数の穴１４２および支持ディスク１２０の取付用に複数の締付穴１４４を配設されている。インパルス回路１０４との電気的な接合のために、後部導電ディスク１３５は、インパルス回路１０４との電気的な接合の取付用の締付穴１４５を配設することも出来る。後部導電ディスクもまた、支持ロッド１３８の取付穴１４３を配設可能である。図５においては、軸中心ピン１４７、後部導電ディスク１３７に配設した穴、およびタップがつけられた接合具１５１など、これらの要素が見やすくなるように、軸絶縁体筒１４９は省略されている。省略しなかったならばこれらの要素は隠れて見えない。インパルス回路１０４を図１０に模式的に示す。インパルス回路１０４は、並列板伝送線路を通して結合される回路要素を含み、当該回路要素は、接地板２８８、コンデンサー板２９０、および、電源板２９２から構成されている。並列板伝送線路は高出力の用途に適している。あるいは代替え手段として、並列板伝送線路の代わりに、一束の同軸ケーブルを使用してもよい。接地板２８８は連続しており、すべての回路要素および接地２９８と連結している。高電圧板はコンデンサー板２９０と電源板２９２との二つの部位から構成されている。コンデンサー板２９０と電源板２９２とは、高速高電流点弧スイッチ１５０を介して電気的に接続されてもよい。インパルス回路１０４は電力源１４６を有しており、当該電力源はコンデンサー板２９０および接地板２８８を介して接続される。コンデンサー板２９０は、コンデンサー・バンク１４８の高電圧側、および点弧スイッチ１５０の高電圧側に接続される。接地板２８８はコンデンサー・バンク１４８の接地側に接続され、各要素は電源板２９２に接続される。電源板２９２は、点弧スイッチ１５０の低電圧側をクローバー・スイッチ１５２の高電圧側に接続し、かつ同軸マウンティング・バス１０２を介して発生源１００に電気的に連結される。クローバー・スイッチ１５２の低電圧側及び導電シリンダー１１０は、電気的に、同軸上で、接地板２８８と連結している。ここで導電シリンダー１１０は軸中心ピン１４７を介して連結される。選択的に、コンデンサー・バンク１４８の高電圧側とコンデンサー板２９０との間の電気的な連結にはヒューズ１５６を配設できる。図１０にはまた、動作中に発生するプラズマ１５８が示されている。インパルス回路は、基本的には改良型ＬＣ回路であって、電流波形の整流を達成することを目的としている。これは、クローバー式スイッチの使用を介して、あるいは、形成中のプラズマの誘導負荷に対する回路の誘導係数および静電容量のバランスにより、達成出来る。コンデンサー・バンクは、蓄積したエネルギーを高電流レベルを流すための高電位差で電荷の形で発生源に供給する。高電流スイッチを含め、低誘導係数並列板伝送線路、および、低誘導係数回路要素により、蓄積された総電荷が、発生源を介して、高速電流パルスを発生し、複合プラズマ配置を作り出すことを可能にする。最高電流では、回路エネルギーは、回路要素の分配された誘導係数に比例して、磁気的に蓄積される。回路誘導係数の多くは、その形成の成熟段階においては、形成中のＰＭＫに集中して配分される。これは、回路の電流を抑制する効果を有し、図１１に示すような電流波形を生み出し、電流が急速に消滅する。電流は、時間と共に減少するが、実効エネルギーは、成熟するＰＭＫの増加する誘導性負荷内に蓄積され、増加し続ける。電流パルスの最大値付近では、クローバー型（短絡）スイッチ、あるいは、当該スイッチのバンクは、伝送線路を通る電流を、コンデンサー・バンクと残りの回路素子とに分路する。この方法は、回路エネルギーを、磁気的な（高電流）方法で、除去あるいは閉じ込め、成熟する複合プラズマ配置からの磁気エネルギーの損失を防ぐ。伝送線路を通る電流をコンデンサー・バンクと残りの回路素子とに分路することで、形成中のＰＭＫの誘導係数の増加に伴う循環電流のコンデンサーへの再充電を防ぐことが出来、回路電流が逆流、あるいは、共鳴、することが防がれ、コンデンサーの寿命を大幅に伸ばすことができる。電流波形は、ほぼ雷に似ており、その波形は、上昇時間が急速で、先端がとがっているが、その後の減少崩壊時間は、単調であり、その減少速度は、成熟する複合プラズマ配置の誘導電荷の上昇のために、緩やかになる。図１１は、インパルス回路により発生する電流対時間のグラフ図である。時間軸の文字は、図１２ａから１２ｈに図示された複合プラズマ配置の形成段階に対応する。コンデンサー・バンクが電荷されると、点弧スイッチは、閉じ、電流がインパルス回路に流れ、発生源は、環状電極とピンとの間にプラズマ環を、流体をつき破り、形成する。これにより、螺旋状導体、ピン、導電シリンダー、および、ピンと環状電極との間に発生するプラズマを通して電流が流れる。螺旋状導体を流れる電流は、又、二つの分割された磁界を発生する。一つは、螺旋状導体の体積内に、軸に沿って、ｚ方向に発生された軸磁場あるいはソレノイド状磁場であり、他は、螺旋状導体と導電シリンダーとの間の体積中に発生する方位磁場である。螺旋状導体内で発生した軸磁場は、螺旋状導体の両端から外側に伸び出し、導電シリンダーに外部で連結する。一方の端部では、本磁束は、同軸マウンティング・バスを通り、他端では、ピンを通して穴の外側およびプラズマ環の内縁を通る。重要なことは、本磁束が、プラズマ環の表面あるいは導電シリンダーの表面を遮断しない、ということである。方位磁界は、導電シリンダー、螺旋状導体、および、プラズマ環およびその放射電流に圧力を加えて、プラズマを膨脹させ、一連の形成段階を経てＰＭＫ形成を行い、複合プラズマ配置を発生する。この段階を図１２ａから１２ｈに示す。ここでは、インパルス回路を、低レベルのエネルギーおよび最大出力の場合と現在本分野で使用される極めて高レベルのエネルギーおよび最大出力の場合とを比較して説明する。更に、適切に等級付けされた発生源を作動するために使用可能な技術として、例えば、Ｍａｒｘ発電機、誘導起動されるパルス発電機が挙げられる。極度に高いエネルギーの場合、図１１に示すように、従来のヒューズあるいは遅延誘導開スイッチの使用を選択すれば、残余電流を除去し、放電後に遅れて新たに形成されるＰＭＫから発生源を絶縁することが出来る。当該装置は、又、抵抗バイパスと共に使用できる。これは、エネルギーが形成中の複合プラズマ配置に送った後に、電流を減少させる効果がある。結果的には、噴き出しプラズマの量を減少し、発生源の磨耗を減らすことが出来る。本発明の複合プラズマ配置は、上述したように、核３６、真空磁場領域２６、および、マントル２８から構成され、同じ発明の上記に引用した特許に述べられている同タイプのガス状の環境に設定可能である。しかし、本発明の独自の形成方法および装置は、従来開示されたＰＭＫとは異なる構造的な特徴を有する合成されたＰＭＫを提供する。本発明による装置では、ピンと環状電極との間の体積は小さくて済み、それゆえに回路のエネルギーは初期段階で、小さな体積に蓄積される。結果として本発明では出力密度が高い。それに対して、従来の装置は、大きなエネルギーを蓄積するのに大きな体積を必要としており、出力密度は低かった。本発明で発生されるＰＭＫは、出力密度が集中されているので、高い導電率およびより多くのエネルギーを高速で得られる。マントル２８の詳細な断面図を図１３に示す。本マントルの断面図では、プラズマよりむしろ流体１０により包囲されている場合における、二つの主要な断面が示されている。最内部の断面は、電離された領域１６６であり、および、その外側の断面は、弱く電離された領域１６８である。大気において、形成されする場合、マントルの各領域は、プラズマ形態は層に分化しており、当該プラズマ形態はマントルプラズマにおいては放射状の勾配を形成しており、最大エネルギー（最内部層）から最小エネルギー（最外部層）まで下降順に配列される。分子を形成しない不活性ガス内で形成される場合、層の分化は、単純である。電離された領域は、鋭角端１７０を形成しており、それ自体は、図１３の拡大図に示すように、幅広の外側（真空領域側）のイオン支配層１７２と薄い内側（プラズマ側）電子支配層１７４から構成されている。この鋭角端は、境界を有しており、当該境界は、マントル２８から真空磁場領域２６までほぼ完全な階段関数である。当該鋭角端は、階段関数のイデアルのもとで期待しうる結果にほぼ近似値で機能する。この境界は、退化するＰＭＫにおいては、ほこりなどの不純物の存在、形成の不十分さ、ＰＭＫの寿命が終焉に近づいているといった事情により、わずかに拡散しうる。電子層１７４から更に外に向かっていくと、熱い層１７６、光電離されたプラズマ１７８、および、最後に、発散層１８０が連なっている。当該発散層１８０は、核から最も遠くにある層であり、その中を、核からの十分に電離された放射の大部分が透過することが出来る。核プラズマからの電離放射の大半は、励起された高捕獲断面中性子の拡散により、弱電離領域を通して流入するために、発散層１８０で吸収される。弱電離領域１６８は、最内部の光励起された層１８２、および、混合プラズマ流体縁１８４から構成されている。本層は、電離分子を含み、ガス状の大気のような流体１０により包囲されている。図１２ａから１２ｈは、複合プラズマ配置（ＰＭＫ）を形成するためのプラズマの膨脹過程を図示している。本形成の過程は、本発明に述べたように、適切に起動され、適切な条件のもとで、設定されれば、自動的に進行する。図１２ａは、ＰＭＫ形成の起動段階である初期のプラズマ環１８６であり、ソレノイド磁場１８８が収斂して、プラズマ環１８６の中心穴１９０を通過している様子を示す。プラズマ環は、ピン１１６および環状電極１１１の間に形成され、そのいずれも、簡明化のために、図１２ａから１２ｈに図示されていない。プラズマ環は、インパルス電流が初期において、発生源１００に供給された時点で形成される。図１２ｂは、ＰＭＫ形成のプラズマ膨脹段階を示し、プラズマ環１８６に対する方位磁場(azimuthal field)１９８の力により形成される。この膨脹段階は、本プラズマ物理学に属する技術分野のおける熟練者によく知られているプラズマ焦点に類似している。しかし、軸磁界１９６は、新しく形成された中心通路１９４内に閉じ込められ、当該通路１９４が周囲の方位磁場１９８からの圧縮によりつぶされないようにする。それゆえに、プラズマ膨脹段階においては、プラズマシース１９２および中心通路１９４は、プラズマ環１８６から形成される。電流は、発生源１００およびプラズマ環１８６を通り、軸磁界１９６を発生し、中心通路１９４の中心を通る。内部方位磁場１９８が形成され、プラズマ腔１９９を充填し、プラズマ・チャネル１９４の外面およびプラズマシース１９２に衝突する。両地場とも、中心プラズマ・チャネル１９４の表面に対する圧力を生み出す。ピン１１６の領域において、中心通路１９４の末端１９５で、プラズマは、形成中抵抗性でかつ乱れており、方向磁場１９８および軸磁場１９６の混合磁場が出来る。この混合磁場により、強力な渦巻流がプラズマに出来、ピン１１６を腐食させる。ピン１１６を刃形にし、その刃先を渦巻流と一直線に並べることで、摩擦と消耗を減少できる。図１２ｃは、ＰＭＫ形成の線形ｚ−ピンチ段階を図示する。この段階で、プラズマ・シース１９２は、膨脹し続け、中心通路１９４は、伸びてくる。中心通路１９４が伸びるにつれて、高電流および方位磁場１９８が付随し、かつ、軸磁場１９６が取り込まれて、安定的な従来の線形ｚ−ピンチらしくなってくる。このプラズマ腔１９９は、磁気エネルギーが注ぎ込まれる限り、主に、長さが伸びるのだが、急速に拡張し続ける。この段階が発生するのは、回路電流が、図１１に示すように、およそ１６２の最大値に到達した時である。図１２ｄは、ＰＭＫの螺旋状段階を示す。中心通路１９４が伸長するにつれて、二番目の不安定性（Ｍ＝１）が起き始め、軸磁場１９６が内包されることにより中心通路１９４がゆっくりとよじれ始める。成長する中心通路１９４のほぼ均一な螺旋状の屈曲がプラズマ・チャネルヘリックス２００を作り出す。この過程が継続するにつれて、成長するヘリックス２００は、回路誘導係数を増加し、回路電流レベルを減少させる一方形成中のＰＭＫのエネルギーを増加する。流線２０２により示されているポロイダル磁場素子が、ヘリックス２００を結合し、支配的になる。ポロイダル磁場２０２が支配的になると、方位磁場１９８が傾き、ヘリックス２００の領域における中心通路１９４のヘリシティが増加する。この屈曲の過程は、磁気流体（ＭＨＤ）力、すなわち、導電的流体（プラズマ）と磁界および電界との相互作用、により引き起こされ、中心通路１９４をねじりヘリックス２００を形成する。この螺旋状の幾何図形的配列の長さおよび形成により、誘導係数を増加し、局部の磁気エネルギーおよび圧力を増加し、これがプラズマに作用し、２０３で示すように、プラズマ・シース１９２を作り出し、ヘリックス２００の近辺をよりふっくらとした形状にする。図１２ｅは、ＰＭＫの合着(coalescent)段階を図示する。ヘリックス２００の複数のループ２５が出現し、ヘリックス２００の中央面に収斂し始める。この作用は、ヘリックス２００のループ２０５上のポロイダル磁界のＭＨＤ力により引き起こされ、ヘリックス２００は密なコイルを形成し、ヘリシティが増加する。成長するヘリックス２００は、ヘリックス２００の中央面に収斂し、外側に向かって拡張し続ける。垂直な収斂および、放射状の拡張力は、相互の束密度が増加しているヘリックス２００の中央面において最も強力である。最終的に、中央面内のループ２０５は、合着して、初期抵抗プラズマ・リング２０４となり、図１２ｆに示されるように、合着しつつあるヘリックス２００のポロイダル磁場２０２により引き起こされるプラズマ・リング２０４内に閉電流回路を形成する。プラズマ・リング２０４が、まず、形成され、その磁束のすべては、合着していない結合されたループ２０５の磁束も含めて、プラズマ・リング２０４内に” 取り込まれ”、もはや外部回路に電流を起こすことができない。ヘリックス２００の収斂は、プラズマ・リングにおける磁気結合を増加し、図１２ｇに示すように、ＥＭＦを作り出し、プラズマ・リング（方位電流２０８およびポロイダル電流２１１）をエネルギー論的あるいは相対論的な数値まで加速する。磁束２１０の強度の増加により、プラズマ・リング２０４内の方位磁場素子が大幅に失われる。この効果により、ＥＭＦは、形成中のマントルの内部表面における逃亡方位電流２０８を相対論的な数値に到達する。これらの過程により、ループ当たり数十キロボルトのオーダーのＥＭＦを発生し、閉じ時間は、数マイクロ秒のオーダーであるので、数回巻くことによりループ当たりのＥＭＦを増加でき、数百万電子ボルトの高ガンマ逃亡電流を生み出す。その結果起きるエネルギー的な電子電流２０８および２１１は、１０ガンマのオーダーであり、銅あるいは熱プラズマ導電率よりも少なくとも５桁から６桁大きい導電率（超導電として知られている）を生み出す。本発明において、この導電率は、好ましくは少なくとも１０¹⁰（ｏｈｍ−ｃｍ）^-1であり、より好ましくは少なくとも１０¹¹（ｏｈｍ−ｃｍ）^-1、最も好ましくは少なくとも１０¹²（ｏｈｍ −ｃｍ）^-1である。方位磁場１９８の崩壊、中心通路の直線断面の崩壊により、近辺のプラズシース１９２は、磁場１０の働きにより内側に閉じる。中心通路の部分は、合着せずリング電流を起こさないので、２０９に示すように、急速に消滅する。これにより、図１２ｈに示すように、安定的で特徴的な複合プラズマ配置、すなわち、ＰＭＫ、が完成する。図１２ｈは、本発明の複合プラズマ配置を図示する。核３６およびマントル２８には、ハイパー伝導電流が流れる。既述の部位に加えて、ＰＭＫ４２は、２つの軸対称の極磁気カプス２９６を有する。これらの磁気カプス２９６は、極末端プラグ２９４として機能する残余中心通路プラズマおよび発散層発生プラズマを噴出する。本発明の複合プラズマ配置は、米国特許第４，０２３，０６５；４，８９１，１８０；５，０１５，４３２；および５，０４１，７６０号に記載する配置、および、Ｗｅｌｌｓらにより部分的に言及された配置とは性質が異なる。本発明の性質の異なるＰＭＫは、電流が、「ハイパー伝導(hyperconductivity)率」と言われている極めて高い導電率を有しているので、何倍分も大きな寿命と安定性を有している。従来の複合プラズマ配置と本発明の複合プラズマ配置との間の特徴の相違は、プラズマと真空磁場領域２６との間の鋭角端、マントル２８と真空地場領域２６との間の鋭角端、および、核３６と真空地場領域２６との間の鋭角端である。他の差異は、マグネト−プラズマ発熱率による過度の不安定性を引き起こす事なく、高電流密度を利用することにより高圧力閉じ込め磁場を生み出す能力；非極領域の上に形成されたマントル・プラズマを利用して、プラズマ核３６からのイオン化放射を捕獲し蓄積することによりプラズマ・マスを作り出し、このマスは末端プラギング排出装置２９４として機能し、入り込んでくる拡散性の中性子が極磁気カプス２９６に侵入するのを防ぐ能力；高原子番号元素を排出し、ある種の自然の迂回作用で、マントル２８の放射冷却速度を緩和することに優ている能力などが挙げられる。従来型の複合プラズマ配置を形成するためには、使用エネルギーは、Ｗｅｌｌｓらが示すように、寿命が極めて短く、大きさが類似しており、本発明のＰＭＫを発生するための使用エネルギーの１００倍以上も必要であった。更に、本発明の複合プラズは配置は、寿命が安定しており、１０００倍も長持ちする。本発明の複合プラズマ配置のその他の顕著な特徴は、「けり出し」ビームが発生することである。これらのビームは、マントルの赤道ベルト上の節空発散するように見え、ある状況下では、周囲の流体を励起するさいに目に見える。マントル表面に局部的に加わる低圧力は、節を引き付ける。例えば、周囲流体を通して正味ドリフトを有する複合プラズマ配置に関しては、ビームは、低圧力側あるいは「風下(down wind)」側に発生する。これらの発生点は、ガス・吹きつけ、磁気パルス等の方法により、マントルの境界に沿って局部的なプラズマ圧力を操作することにより制御出来る。この「けり出し(knock-on)」ビームの軌跡は、いったんマントルを出て行けば、電界あるいは磁界を加えることにより制御したり、形成したりすることが可能である。ビーム電流は、測定可能であり、複合プラズマ配置のハイパー伝導電流の衝突性による反射光である。更に、ビームの強度および方向性は、マントルの幾何図形的配列、マントルの大きさ、年齢、および、複合プラズマ配置に取り込まれた不純物の量および種類により影響を受ける。高密度の強力なパルス等ハイパー伝導電子は、複合プラズマ配置のゆっくりとした機械的な破壊、あるいは、場合により、自然な壊滅的な終焉から生ずる。これにより、ハイパー伝導電流が高緊密な接線（閉じ込め軌道）に沿って移動する逃げビームとして放出される。このビームは、鉛とかタングステンといった密度の高い高原子番号元素に衝突する場合、強力な炸裂的な高強度のＸ線を生み出すことが出来る。これらの高ガンマ電子を使用して、元素を変えることが可能である。マントル２８と真空磁場領域２６との間の境界、および、核３６および真空磁場領域２６との間の領域は、鋭角端を有する。図１７ａから１７ｄは、プラズマと真空磁場の境界での鋭角端の性質ヲ説明するブロック図である。図１７ａは、拡散端を有する熱伝導様態のグラフを示す。そこでは、Ｔ_e２６０は、電子温度であり、ｎ_p２５８は、プラズマ密度であり、Ｒ_p２６２は、真空磁場領域との境界近くの最大プラズマ密度であり、ｒ＋Δｒ２６６は、真空磁場領域の端における拡散ラーモア半径（重複）真空磁場領域境界の幅である。この拡散端は、高エネルギー移動および急な放射熱勾配に関連するものであり、部分的にＷｅｌｌｓらに記述されているように、従来の技術で形成されたＰＭＫに一般的に見られるものである。しかし、本発明の複合プラズマ配置の鋭角端を図１７ｂに示すハイパー伝導様態にグラフで描く。本ＰＭＫでは、真空磁場領域の端でのラーモア端が極めて狭くされると同様に、密度および電子温度勾配が減らされた。これは、ハイパー伝導境界電流により拡散が押しつけられたことによる。本発明の複合プラズマ配置における相対論学的な電流は、ハイパー伝導率のために、鋭角端となる。図１７ｃおよび１７ｄは、鋭角端の性質、境界シート電流の再収斂、および、相対論学的な（超導電）電流を説明するグラフ図である。図１７ｃは、ｒ_b２６４の場合にプラズマ端での最大磁気エネルギー密度Ｂ²／２μ。２６８が最大になることを示しており、ｒ＋Δｒ２６６（電子ラーモア半径）の場合に、単調に、最大プラズマ密度端２６６が崩壊することを示している。イオン・ラーモア半径は、真空磁場においては、プラズマ端ｒ＋Δｒ２６６からＲ。２６４まで伸びる。正味電界エネルギー密度ε。Ｅ²／２２７２は、この領域におけるイオンおよび電子の固体群により作られる累積磁場から生ずる。電位差は、１７ｄに示し、電流を加速する磁気加速ＥＭＦ∂Ｂ（φ）／∂ｔ２７４を含む。電流の分配は、ｊ_r２７６として示されており、最大磁気エネルギー密度Ｂ²／２μ。２６８と最大電気エネルギー密度ε。Ｅ²／２２７２との間の切り欠き部で集中的に最大となる。この切り欠き部に集中する電流を保持するための力学を下記に記す。正味高磁気エネルギー密度の領域において電子の流れに関しては、磁気加速ＥＭＦ∂Ｂ（ φ）／∂ｔ２７４により発生する加速力は、本領域における低粒子密度により抵抗を越える。かくして、電子は、正味加速を受け、高電気エネルギー密度の領域の中へ突き出されるので、高いＢｘＶ力が生み出される。しかし、加速磁気ＥＭＦ∂Ｂ（φ）／∂ｔ２７４は、この領域において、電流により部分的に、中性化され、減少し、その正味加速は、減速される。結果的に、高い粒子密度ｎ_r２７０により、電流抵抗は、増加するので、電子は、この領域において、正味減速を受け、ローレンツ力の磁気要素が減り、電子要素が支配的となる。かくして、電子は、高磁気エネルギー、および、低粒子密度の領域に突き出される。中間領域における加速と抵抗とのバランスおよび正味ローレンツ力の減少は、磁気圧力と電気圧力との放射バランスと同様に、最大電流密度ｊ_r２７６の表面により示され、優れた力学的な閉じ込めが可能となる。「けり出し」電子は、高ガンマ電流電子により衝突されると、運動エネルギーを与えられ、直接に前方向に突き出され、この電子もまた、電流シート内に閉じ込められる。もし、電流電子と「つき出し」電子の合計数が、関連する閉じ込め磁場の閉じ込め容量を越える場合、過剰な「つき出し」電子は、放出される。言い換えれば、上述したように、これらの電子等は、均衡を保つために犠牲となり、外部に向かって飛び出し、境界を透過し、エネルギー粒子として、ビームに存在し、色々な節で押し出てくる。もちろん、当該ビームは、出ると放散するが、あるブランケット流体においては、プラズマ・マントルあたりに白熱リングが発生する。ハイパー伝導電子は、衝突するが、ほとんどは、小角度での散乱に限定され、電離放射を発生する。これが、窒素ガスを励起し、このガスを含むブランケット流体に嵌まり込むと、蛍光発光を起こす。この放射は、大気により遮られると、オゾンおよび各種の酸化窒素（五酸化窒素さえ含む）が生成される。それゆえに、化学および電子産業では、平板印刷あるいは化学合成のために、独自の複合プラズマ配置を使用される。ＰＭＫの用途は、各種ある。緻密で、均一な超高出力密度のエネルギーを生成するためのクリーンな核融合は、エネルギー用途を拡大・追加するものであり、上述した４つの特許において充分に説明されている。核融合のために、発生源のサイズを大きくすることもでき、形成中において、核融合燃料のガス・ブランケットを、初期ブランケット流体として使用することもできる。更に、ピンおよび環状電極を、核融合工程に干渉しないホウ素１１（¹¹Ｂ）などの材質で作ることを選択することも可能である。核融合に関しては、ＰＭＫは、６５ＫＶ以上で充電されたコンドンサー・バンクを使用することにより、より多くのエネルギー、例えば、１メガジュールのエネルギーで、形成することもでき、このようにＰＭＫの望ましいレベルのエネルギーに対応することも出来る。ＰＭＫは、およそ２０００−６０００大気圧力を持つ高圧力ガスを使用して、あらかじめ圧縮することも可能である。レバレッジされたピストン圧縮を利用するこで、例えば、ｐ−ホウ素１１のために、２０キロバールといった、高圧力を得ることも出来る。高圧力を利用して、恒星の運行を研究することにも可能である。ロス・アラモス／アレミス(Los Alamos／Aremis)研究所では、９０メガバールもの圧力を爆発的に発生した誘導放電を利用して達成した。ＰＭＫバーナーを図１９に図示する。ＰＭＫバーナーは上記に引用した特許に説明されている。従来の特許に記載されているものより、より高い圧力要件を達成するために、二重ピストン３０８装置および圧縮シリンダー３０６を使用することができる。発火時の燃焼室の体積は、実質的に、最大圧縮時に圧縮ヘッド３０４が実質的に閉じた時のスコップ３１０の総体積である。さらに、巨大なピストン・ロッド３１２は、１０ミリ秒のオーダーの時間、スコップ３１０の体積を慣性的に閉じ込める働きをし、効率的な燃焼を実現する。スコップ３１０の小さな総体積のため、ヘッド３０４が引き戻されたときには、互いに反対側に配設された２つの磁気緊縮開き口３１４が現れる。これにより室３４０にある流体は素早く逃げることができる。これは残余ＰＭＫプラズマを含むプラズマとなっている。これは直接的又は間接的に各種用途に利用できる。図１６に、以下に説明する誘導ＭＨＤ変換機２３８を示す。これは開口部３１４の出口に装着される。強力なソレノイド界磁コイル３１８が各開口部に取りつけてあり、プラズマを軸に沿って逸らして壁面に当たるのを避ける。ピストンヘッド３０４および圧縮シリンダー３０６の表面の腐食を避けるために、これらは融除(abl atable)部材で塗布してある。この部材は、圧縮ヘッドおよび室の壁面を保護し、昇華作用によって冷却する。ピストン・ロッド３１２およびヘッド３０４が引き戻され続けると、ラチェット機構が働いて、圧縮ヘッド３０４は室３１６のなかでピストン・ロッド３１２から外れ、シリンダー３０６から取り外す事ができ、継続的にあるいは間欠的に取り替えることができる。可変圧力発生源３２６を使用し、ピストン３０８の作用と共に、慣性閉じ込めの前に、あるいは、ＰＭＫを前もって圧縮することが出来る。ＰＭＫ形成室２３２内では、初期に、核融合燃料の室３４０への供給に先立ち、ＰＭＫが形成される。更に、室３０４への供給に先立ち、ＰＭＫを、事前に圧縮する事が出来る。ＰＭＫバーナーの実際の寸法は、出力に応じて変わり、それに応じて、図１９に例示する装置の大きさおよび装荷容量も大幅に変わる。ＰＭＫバーナーにおいて、慣性閉じ込めを利用すれば、ほぼ２０，０００大気圧力が得られる。断熱圧縮を通して、圧力を掛ければ、ＰＭＫの核のエネルギー集中が大幅に増加し、圧力、プラズマ密度が増加し、体積が減り、斯くして、温度が臨界核融合点火温度を越えるとこまで上昇する。もし、ＰＭＫの初期の大きさが、大きいならば、十分な量の核融合燃料を処理でき、強力な燃焼力が得られる。核融合が、バーナー内で発生し、十分な融合エネルギーが放出される。ひとたび、核融合が起きれば、放出される核融合エネルギーは、追加的なエネルギーをＰＭＫおよび周辺流体に供給し、こけにより、流体の温度および圧力周囲が上昇し、結果的に、核の圧縮加熱が継続され、燃焼が継続され、効率的に燃料を消費出来る。これにより、プロチウム・ホウ素１１（ｐ−¹¹Ｂ）といった非中性子を生ずる燃料の場合でも、効率的な出力が得られる。６０ＨＺでの三相運転を維持するために、図１９に図示するこの種の装置のバッテリーは、構成され、連続して電圧を加えられる。このようにして、各装置は、エネルギー出力を提供し、ＰＭＫに点火する。ＰＭＫが点火し、流体、その次に、プラズマが放出されると、連鎖的な点火およびバーナー装置により出力が発生し始める。又、圧縮ヘッドを、ガットリング機関銃(Gattling gun)の銃身を交換するのと同じ方法で、素早く交換することが可能である。このようにして、これらの機素は、デューティ・サイクル中に取り出し、運転を継続しながら交換することが可能である。交換されたヘッドは、焼き鈍し、再整備し、あるいは、交換することが可能であり、長時間の連続運転を可能にする。複合プラズマ配置をＰＭＫと共に使用することで、高圧力で、高熱の、密度の高い、導電プラズマを発生することができ、図１６に説明するように、誘導ＭＨＤ過程において、直接に電気を発生するために利用出来る。図１６は理想的なＭＨＤ交換機２３８および動力取り出し変圧器２１８である。ハイパー伝導回路３４２は、ソレノイド２１４を含み、当該ソレノイドは、動力取り出し変圧機２１８のハイパー伝導一時コイルに連結されている。本回路は、又、バイパス・スイッチ３４６および開スイッチ３４８から成り、この開回路により充電機３５０により、外部的から十分な電流をハイパー伝導回路３４２に充電すること、および、十分な磁場をハイパー伝導ソレノイドに電荷することが可能である。本電流は、誘導ＭＨＤ変換機２３８が作動していないときでも、安定しているので、出力バス２２０は、切れている。又、変圧器の二次コイル３５２も配設されている。例えば、ＰＭＫバーナーからの高熱のプラズマ２１２は、同軸上に、磁気的に、加圧ソレノイド２１４に供給される。プラズマが、ソレノイド２１４のソレノイド磁場のカプスに入り込むと、局部的に磁界を側面に追い払い、磁界をソレノイド２１４に対して圧縮し、その結果、磁場のエネルギーが上昇する。これにより、回路３４２の電流を発生するＥＭＦが作り出され、ソレノイド２１４の誘導係数が効率的に減少する。ハイパー伝導回路２１４における電流の急上昇により、変圧器２１８の磁束回路の磁場が上昇し、ＥＭＦおよび過渡的なパルスが、二次コイル３５２に形成され、これは、出力バス２２０で観測される。エネルギーは、磁界に対するソレノイド２１４の断熱膨脹により、熱いプラズマ２１２から導き出される。結果的に起きる膨脹により冷却されたプラズマは、温いプラズマ２１６として、出てくる。この温いプラズマを利用して、電気・熱同時発生源にパルス直流電流を起こす。当該装置は、導電ＭＨＤ変換機を有しており、ＭＨＤ技術の分野に関する熟練者には、よく知られている。誘導ＭＨＤ変換機２３８は、電気変換効率が７０−９５％であり、核融合工程において燃焼される燃料の種類、および、電気・熱同時発生源を利用するかどうかにより決まる。誘導ＭＨＤ変換機は、電力発生システムの一部として使用できる。図１４は、電力発生システムのブロック図である。ホウ素および水素といった核融合燃料２３０は、ＰＭＫ形成室２３２に供給される。ＰＭＫは、次に、まず、予圧縮室２３４に供給され、次に、核融合圧縮／燃焼室２３６に供給され、この室は、例えば、上述したＰＭＫバーナー３００に匹敵する。こうして形成された熱いプラズマは誘導ＭＨＤ変換機２３８に供給される。熱核融合エネルギーは、温いプラズマと同様に、電気に変換され、直接の熱中性子化へ応用のために、導電ＭＨＤ発生機２４４とダイヤル表示付き（磁気チョークを通過して）プラズマ・ジェット／トーチ２４２とに分割される。残余イオン除去プラズマ／ガスが、導電ＭＨＤ発生機２４４から放射され、蒸気電気変換機２４６に代表されるようなスターリングサイクル電気変換機に供給される。残余ガスは、電気変換機２４６から放射され、核融合圧縮および燃焼室２３６を通して再生される。当システムの発生機および変換機機素から回収された残余熱は、ラジエーター２４８を通して除去される。導電ＭＨＤ発生機２４４で起きた直流電流は、誘導ＭＨＤ変換機２３８および蒸気発生機２４６により起こされた交流電流とは別の通路を通り、出力バス２２０に供給される。同じような方法で、高スラスト推進熱ロメケット・エンジンを製造できる。図１５は、当該熱エンジンのブロック図である。核融合燃料２３０は、ＰＭＫ形成室２３２に供給される。予圧縮機２３４および核融合圧縮機／バーナー２３６用に圧縮ブランケットを再供給のためには大気ガスが使用される。同時に、ＰＭＫは、次に、予圧縮機２３４に供給され、それから、核融合圧縮機／バーナー２３６に供給される。これにより、大気吸入機２５０から吸入された空気で、予圧縮および核融合圧縮燃焼が起き、空気が大半の反応マス２５２を生成し、最終的には磁気誘導ソレノイド／ノズル２５４を通して排出される。当該ソレノイデ／ノズルは、指向性スラスト・ノズルおよび誘導ＭＨＤ変換機として機能し、システムを駆動するための作動エネルギーを回収する。ノズル２５４は、誘導ＭＨＤ変換機２３８のハイパー伝導ソレノイド２１４に類似したハイパー伝導ソレノイドを有している。しかし、その形状は、プラズマのエネルギーの一部を電気として回収出来るように、放射状であるが、スラストを起こすに十分な量のエネルギーが、プラズマに（反応マス２５２）残されている。ＰＭＫは、例えば、強力なパルス同軸振動コイルといった電気加速機あるいは磁気加速機により加速される。加速機は、縦に一列に並べて使用され、加速機が動くにつれて、ＰＭＫの位置と一致するように連続して点孤し、あるいは、位相を等しする。これにより、更に、ＰＭＫを加速する。本発明の独自の複合プラズマ配置は、溶接作業に適した大きさの装置を使うことにより、切削および溶接にも使用できる。例えば、高速点孤（６０ＨＺ）ＰＭＫ発生機および加速機を使用して、切削あるいは薄切り用のエネルギープラズマビームを作ることが出来る。同様に、大気圏あるいは外気圏を通して高運動ＰＭＫを発射するための位相加速機を使うことにより、フェイザー（ＰＨＡＳＥＲ）ガン（ショックＥＭＰ放射用位相高運動加速：Phased Hyperkinetic Acceleration for Shock EMP Radiati on）を製造することが可能である。高運動ＰＭＫは、拳銃から発射される弾丸よりも早いが、光の速度の１／１００よりも遅い速度で運動するＰＭＫである。当該ＰＭＫは、カプセルに包んだ磁気プラズマ状物質弾丸に似ており、ＥＭＰインパルスを大気を通して、遠距離のターゲットに到達する。好ましくは、高運動ＰＭＫの速度は、少なくとも１ｋｍ／秒であることが好ましいが、更に、好ましいのは、少なくとも５ｋｍ／秒、最も好ましいのは、少なくとも１０ｋｍ／秒である。これらのＰＭＫは、ターゲットに向かっている間、減速による衝撃波およびラム圧縮の反動圧力により、圧縮されたエネルギー状態で、保持される。衝撃波は、プラズマ・マントルの伸張するように作用し、それゆえに、飛行するＰＭＫの改変されたマントルの重要な部分を構成する。核および改変されたマントル（衝撃波プラズマ−真空磁場境界）における高導電電流は、衝撃波の内面を通る粒子および磁束の拡散を両方とも圧縮する。核プラズマは、ターゲットとの大規模な衝突が発生するまで、磁気的に絶縁された状態にある。当該装置により発射されるＥＭＰインパルを使用して、暴走車両のコンピュータ制御の中断といった防衛あるいは安全装置に応用できる。ある高スラストロケット・エンジン、すなわち、ＰＭＫハイパードライブを、図２０のブロック図に示すように、製造できる。ＰＭＫハイパードライブ３３８は、前に述べた熱エンジン３５６に類似している。しかし、無制限の反応マスとして大気を利用出来ないので、その設計は、変更されている。核融合燃料２３０は、ＰＭＫ形成室２３２に供給され、形成されたＰＭＫは、予圧縮機２３４に移送され、それから、核融合圧縮機／燃焼室２３６に移送され核融合燃料を燃焼する。生成された高熱プラズマは、次に、電力発生機３５４に供給され、電気を作り出す。電力発生機３５４では、図１４に示すように、誘導ＭＨＤ交換機２３８および導電ＭＨＤ発生機２４６といった多くの段階を経て電力が発生される。電力発生機は、核融合燃焼からの熱をできる限り多く除去することが好ましい。電力発生機３５４により作り出された電力３３６は、必要に応じて、分配できる。電力発生に並行して、反応マス３３０が、プラズマ２５２に変換される。反応マスは、電力発生機からの消費燃料と共にＰＭＫ形成室に供給される。ＰＭＫ形成室２３２で生成されたＰＭＫは、次に、予圧縮機２３４に供給され、それから、ＰＭＫ加速機３３２により加速される。ＰＭＫは、次に、ノズル３３４に送り出される。ノズル３３４は、誘導ＭＨＤ変換機２３８にハイパー伝導ソレノイド２１４に類似したハイパー伝導ソレノイドを有している。しかし、その形状は、放射状である。ＰＭＫは、プラズマエネルギーの一部を電気として回収するために、乱れなどにより、電気的に中断されうるが、一方、スラストを起こすに十分な量のエネルギーがプラズマ反応マス２５２に残されている。ＰＭＫハイパードライブは、閉サイクルＰＭＫ電力発生機からの出力を利用しており、次に、強力に継続的にＰＭＫを加速しスラストを得るために、当該出力を利用する。加速されたＰＭＫがスラスト生成ビームに向かうので、磁気エネルギーは、誘導的に回収される。当該特定のスラストあるいは（高スラスト・ロケット・エンジン）は、惑星間、あるいは、大気がほとんどない、あるいは、全然ない惑星表面間の往復の輸送用に利用可能である。本発明を一般的に記述したが、更に理解を深めるために実施例を参考にして説明する。しかし、この実施例は、あくまでも説明を目的としたもので、他に特に明示なき限り、これに限定されるものではない。実施例下記は、低価格の作業装置の実施例である。導電シリンダーは、５／８インチの銅から構成されており、螺旋上導体は、１２ゲージの単一の銅電気ワイヤーから構成されている。絶縁ファイバーグラスで強化された０．５インチの薄壁のプラスチック筒＃１２４は、環状電極と連節棒との間の距離の全長にわたり配設されている導電シリンダーと螺旋上導体との間の絶縁スペンサーとして機能する。真空飲料可能なエポキシが絶縁筒内に充填されており、螺旋状導体を包埋している。１２ゲージの電気ワイヤーを包んでいる絶縁材質は、要素間のスペーサーとして優れている。一方、軸バンドルのワイヤーは、連接棒に挿入され、蝋付けされている距離に貼り付けてある。連接棒は、３／８インチの真鍮の管スタッドで構成されている。絶縁応力支持・シリンダーは、ファイバーグラス強化された厚壁のエポキシ管であって、導電シリンダーにきっちりフィットしている。５本から８本のピンが使用されており、そのピンはワイヤーの端部にあり、螺旋状導体を構成しており、絶縁されていない。ピンは、螺旋状導体における螺旋状ワイヤー通路の延長線の先端に配設してある。発生源の形成末端では、エポクシは、強力なパルス耐性のために、白色であり、発生源の形成末端から離れたところでは、ファイバーグラス強化された薄壁のエポクシ管は、緑色である。環状電極は、シリンダー状導体の末端にあり、絶縁体から突き出ている。各ワイヤーにより形成されたヘリックスは、おおよそ、螺旋状導体の距離にわたり、単一管が配設してある。ワイヤーの接線と螺旋状コイルの軸との角度は、１０から４５度である。螺旋状導体の長さは、数インチである。ピンの長さは、それぞれ、１から３mmである。並列板は、回路要素を連結しており、厚さ１／８インチ、幅１８インチの銅シートから構成されており、より大きな絶縁シートがはさんである。長さは、回路要素を格納できるように適切な長さである。板の寸法は、縦１．５フィート横６ないし８フィートである。六個の２５から５０マイクロファラド２０ＫＶの長方形の管状の並列コンデンサーがケースを介して接地板に取りつけられ、かつ、平形の絶縁中心ピンを介してコンデンサー板取りつけられており、それにより、バンクの並列誘導係数が維持される。コンデンサー板および電源板は、低誘導係数の同軸スパークキャップあるいはレール・ギャップ・スイッチに連結されている。当該誘導係数は、大気作業について、７から１２キロボルトの間で空中破壊するように設定してある。同様に、接地同軸ハウジング内の多数の６ないし８クラスＡイグナイトロン（点弧子型水銀整流器）が軸ボルトにより電源板に取りつけられている。イグナイトロンの種類は、５０から１００キロ・アンペア、２０から２５キロボルトのクローバー・イグナイトロンである。これらは、等間隔で円パラメータに沿って設置でき、連接同軸マウンティング・バスと心合わせする。クローバー・スイッチ用のパルス・トリガーは、スイッチ点弧よりは遅れて、最大バンク電流に達する直前に、作動する。このタイミングは、性能、信頼性および効率を最適化するように調整できる。直列ヒューズを使用して、コンデンサーが短絡して故障することを防止する。これらは、可溶性のワイヤーで構成されており、コンデンサーの各センター・ピンとプレート・ギャップ、あるいは、その代わりに、ディスクと接続する。このディスクは、アルミ箔で出来ており、ワッシャーで、中心ピンからコンデンサー板に接続されている。この種の主要回路を配列して製造されたＰＭＫの体積はおよそ７５ｃｍ³であり、ほぼ鶏の卵大の大きさである。電源を点弧する直前に、小さなプレパルスが電源を介して送付される。主要回路が点弧しない場合、プレパルスは、空中に、ピンポン玉の大きさのＰＭＫを形成するように見えるが、２から３mmの直径の核プラズマのようにも見える。寿命がおよそ１０ミリ秒かどうかにより判断する。プレパルスは、インパルス回路と同じ別の回路により形成される。しかし、静電容量は、メイン・バンクのほんの一部（１μＦ）であり、クローバー型スイッチはない。発明の動作まず、プレパルスが、電源を介して伝送され、ピンと導電シリンダーの末端との間の領域をイオン化する。十数マイクロ秒遅れて、点弧スイッチが閉じ、主要パルスを電源を介して伝送する。最大電流で、ほぼ、１マイクロ秒遅れて、クローバー・スイッチのトリガーが点弧し、回路を始動させる。ＰＭＫは、形成され、分離し、空中内で自由に移動する。選択的には、ヒューズが作動し、残余電流を遮断し、消滅するようにすることもできる。このようにして形成されたＰＭＫは、電源の軸に沿って外部に向かう運動エネルギーを有している。１９９５年９月２５日に提出されたProvision Applic ation 第６０／００４，２８７号，第６０／００４，２５５号および第６０／００４，２５６号のすべては参考としてここに取り入れてある。本発明は十二分に説明されており、当業者には自明であるように、本発明に対して様々な変更修正をおこなっても、それはこの発明の精神あるいは範囲に反するものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号６０／００４，２８７ (32)優先日 1995年９月25日 (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．複数のピンと、環状電極と、当該環状電極と電気的に連結され同軸上に配設されている円筒状導体と、当該導電シリンダーと同軸上に配設され、複数のワイヤーから構成されている螺旋状導体とから構成されている装置であって、当該ワイヤーの各々が電気的に当該ピンの各々と接続され、かつ、当該環状電極と当該ピンとが当該導電シリンダーの内部から出た同一方向に配設されている装置。２．当該導電シリンダーと同軸上にあり、かつ接触して配設された支持シリンダーをさらに有する、請求項１に記載の装置。３．当該複数のピンが少なくとも３個のピンであって、かつ、前記複数のワイヤーが少なくとも３つのワイヤーである、請求項１あるいは２に記載の装置。４．同軸マウンティング・バスをさらに有し、電流が当該バスを流れるとき磁界が当該バスを通る、請求項１から３のいずれかに記載の装置。５．当該螺旋状導体が中心軸を有し、当該中心軸の当該ワイヤーに対する正接が１０〜８０°である、請求項１から４のいずれかに記載の装置。６．当該環状電極および当該ピンと電気的に接続されている回路をさらに有し、当該回路が、当該環状電極と当該ピンとの間に電気的に接続された第１スイッチと、少なくとも１個のコンデンサーと直列に電気的に接続された第２スイッチとを具備し、前記第２スイッチと前記少なくとも１個のコンデンサーとの直列接続が、前記第１スイッチと並列に電気的に接続されている、請求項１から５のいずれかに記載の装置。７．磁場を発生させながら、同時に、プラズマに電流を通電させる段階と、当該プラズマへの前記電流を維持しながら、前記磁場によって当該プラズマを膨脹させる段階と、当該プラズマから複合プラズマ配置を形成させる段階とを含む方法。８．当該複合プラズマ配置の形成の前に、当該電流の通電を停止させる、請求項７に記載の方法。９．当該複合プラズマ配置を加速する段階をさらに含む、請求項７又は８に記載の方法。１０．当該電流が、複数のピンおよび環状電極を通過する、請求項７から９のいずれかに記載の方法。１１．前記膨脹段階が、当該プラズマからプラズマ・シース及びプラズマ・チャネルを形成する段階から成る、請求項７から１０のいずれかに記載の方法。１２．前記膨張段階が、前記プラズマ・チャネルからヘリックスを形成する段階をさらに含む、請求項１１に記載の方法。１３．前記ヘリックスの一部を崩壊させて循環電流から成るトーラスを形成する段階をさらに含む、請求項１２に記載の方法。１４．（Ｉ）トロイダル形状の核と、（II）前記核を囲む真空磁場領域と、（ III）前記真空磁場領域を囲むマントルとから成る複合プラズマ配置であって、前記核がハイパー伝導電流から成る複合プラズマ配置。１５．前記マントルがハイパー伝導電流からなる、請求項１４に記載の複合プラズマ配置。１６．少なくとも１つの電子ビームが前記マントルから放射される、請求項１４あるいは１５に記載の複合プラズマ配置。１７．請求項７から１３のいずれかの方法により形成された複合プラズマ配置。１８．プラズマに電流を流す手段と、前記プラズマを膨脹させることができる磁場を生成する手段とから成る装置。１９．プラズマ及び請求項１乃至６の装置に電流を駆動する段階を含む方法であって、前記電流が、プラズマ中を流れる前に当該複数のピンあるいは当該環状電極を流れる前記方法。２０．請求項１４乃至１７の複合プラズマ配置に圧力を加える段階を含む方法。２１．当該複合プラズマ配置が核融合燃料から形成される、請求項２０に記載の方法。２２．当該複合プラズマ配置が、ホウ素および水素から形成されるプラズマから成る、請求項２０に記載の方法。２３．前記圧力が、当該複合プラズマ配置において核融合燃焼を引き起こさせるのに十分である、請求項２０から２２のいずれかに記載の方法。２４．前記圧縮が密閉された室内で行われ、当該複合プラズマ配置は流体に囲まれており、かつ、前記核融合燃焼により生じた熱が前記流体を加熱して、前記室内の圧力を上昇させて、その結果、前記核融合燃焼を維持する、請求項２３に記載の方法。２５．当該核融合によって加熱されたプラズマから電気を発生させる段階をさらに含む、請求項２３あるいは２４に記載の方法。２６．前記電気を発生させる段階が、誘導性ＭＨＤによって電気を発生させる段階から成る、請求項２５の方法。２７．請求項１４から１７のいずれかの複合プラズマ配置をターゲットに向かって加速することからなる方法。２８．電気あるいは磁気加速器を更に有する、請求項１から６のいずれかに記載の装置。２９．請求項１４から１７のいずれかの複合プラズマ配置から準備されたプラズマを用いて金属を切削することからなる方法。３０．請求項１乃至６の装置と、当該装置により形成された複合プラズマ配置を圧縮する室と、当該室内に形成されたプラズマを放出させるノズルとからなるエンジン。３１．大気を当該室に送る大気吸入装置をさらに含む請求項３０に記載のエンジン。３２．請求項１乃至６の装置と、当該装置によって形成された複合プラズマ配置を圧縮する室と、当該室内に形成されたプラズマから電気を発生させる変換機とから成る電力発生機。３３．当該変換機が誘導性ＭＨＤ変換機である、請求項３２に記載の電力発生機。３４．請求項１４乃至１７の複合プラズマ配置から放射される電子ビームをターゲットに向かわせることよりなる、Ｘ線の発生方法。３５．圧縮シリンダーと、当該圧縮シリンダーに接続され、ＰＭＫを当該圧縮シリンダーに導入するＰＭＫ形成室と、当該圧縮シリンダー内において可動的に格納してある少なくとも１個のピストンと、当該ピストンを駆動して、当該圧縮シリンダー内でＰＭＫを圧縮するピストン・ドライブとから成るＰＭＫバーナー。３６．圧縮シリンダーと、当該圧縮シリンダーに搭載され、当該圧縮シリンダーで圧縮されたＰＭＫからエネルギーを受け取る誘導ＭＤＨ変換機と、当該圧縮シリンダー内において可動的に格納してある少なくとも１個のピストンと、当該ピストンを駆動して、当該圧縮シリンダー内でＰＭＫを圧縮するピストン・ドライブとから成る、ＰＭＫバーナーを組み込んだエネルギー変換装置。３７．当該圧縮シリンダーに接続され、ＰＭＫを当該圧縮シリンダーに導入するＰＭＫ形成室をさらに有する、請求項３６に記載のＰＭＫバーナーを組み込んだエネルギー変換装置。