KR102274336B1

KR102274336B1 - 중성 빔 주입을 이용한 융합 파워를 위한 플라즈마 가열

Info

Publication number: KR102274336B1
Application number: KR1020157031314A
Authority: KR
Inventors: 토마스 존 맥과이어; 조시 유진 콜맨
Original assignee: 록히드 마틴 코포레이션
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2021-07-06
Also published as: EP2981968A2; CA2908393A1; WO2014204557A3; US20180090232A1; AU2014281142A1; AU2014281142B2; CA2908393C; US10049773B2; WO2014204557A2; EP2981968B1; JP6662763B2; JP2016540184A; SG11201508213XA; KR20150139565A

Abstract

일 실시형태에서, 융합 반응기는 엔클로저 내에 부유되는 2개의 내부 자기 코일, 2개의 내부 자기 코일(140)과 동축이고 엔클로저의 중간점에 근접하여 위치되는 중심 자기 코일, 내부 자기 코일과 동축인 복수의 캡슐화 자기 코일, 및 내부 자기 코일과 동축인 2개의 미러 자기 코일을 포함한다. 융합 반응기는 중성 입자의 빔을 엔클로저의 중심을 향해 주입하도록 동작가능한 1개 이상의 열 주입기를 더 포함한다.

Description

중성 빔 주입을 이용한 융합 파워를 위한 플라즈마 가열{HEATING PLASMA FOR FUSION POWER USING NEUTRAL BEAM INJECTION}

본 개시물은 일반적으로는 융합 반응기, 더 구체적으로는 중성 빔 주입을 이용한 콤팩트 융합 파워를 위한 플라즈마 가열에 관한 것이다.

융합 파워는 2개 이상의 원자핵이 매우 높은 속도로 충돌하고 결합하여 새로운 유형의 원자핵을 형성하는 핵 융합 프로세스에 의해 생성되는 파워이다. 융합 반응기는 플라즈마를 봉입하고 제어함으로써 융합 파워를 생산하는 장치이다. 전형적인 융합 반응기는 대형이고, 복잡하며, 운송수단에 장착될 수 없다.

일 실시형태에 따르면, 융합 반응기는 엔클로저(enclosure) 내에 부유되는 2개의 내부 자기 코일, 2개의 내부 자기 코일과 동축이고 엔클로저의 중간점에 근접하여 위치되는 중심 자기 코일, 내부 자기 코일과 동축인 복수의 캡슐화 자기 코일, 및 내부 자기 코일과 동축인 2개의 미러 자기 코일을 포함한다. 융합 반응기는 엔클로저의 중심을 향해 중성 입자의 빔을 주입하도록 동작가능한 1개 이상의 열 주입기를 더 포함한다.

소정 실시형태의 기술적인 이점은 전형적인 융합 반응기보다 구성하기에 덜 복잡하며 덜 비싼 콤팩트 융합 반응기를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시형태는 트럭, 항공기, 선박, 열차, 우주선, 또는 잠수함과 같은 운송수단에 장착되기에 충분히 콤팩트 융합 반응기를 제공할 수 있다. 일부 실시형태는 담수화 플랜트 또는 전기 파워 플랜트에서 이용될 수 있는 융합 반응기를 제공할 수 있다. 다른 기술적인 이점은 이하의 도면, 설명, 및 청구항으로부터 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다. 또한, 특정 이점이 위에서 열거되었지만, 다양한 실시형태는 열거된 이점의 모두, 일부를 포함하거나 그 어느 것도 포함하지 않을 수 있다.

도 1은 소정 실시형태에 따른 융합 반응기를 위한 예시적인 용례를 도시한다.
도 2는 소정 실시형태에 따른 융합 반응기를 이용하는 예시적인 항공기 시스템을 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 소정 실시형태에 따른 예시적인 융합 반응기를 도시한다.
도 4는 소정 실시형태에 따른 도 3a 및 도 3b의 융합 반응기의 코일의 간략화된 모습 및 코일을 활성화시키기(energizing) 위한 예시적인 시스템을 도시한다.
도 5는 소정 실시형태에 따른 도 3a 및 도 3b의 융합 반응기 내의 플라즈마를 도시한다.
도 6은 소정 실시형태에 따른 도 3a 및 도 3b의 융합 반응기의 자기장을 도시한다.
도 7은 소정 실시형태에 따른 도 3a 및 도 3b의 융합 반응기의 내부 코일을 도시한다.
도 8은 소정 실시형태에 따른 도 3a 및 도 3b의 융합 반응기의 엔클로저의 절취된 모습을 도시한다.
도 9는 소정 실시형태에 따른 예시적인 컴퓨터 시스템을 도시한다.

융합 반응기는 핵 융합 프로세스에서 사용되는 플라즈마를 봉입하고 제어함으로써 파워를 생성한다. 전형적으로, 융합 반응기는 매우 크고 복잡한 장치이다. 융합 반응기의 터무니 없이 큰 크기로 인해, 운송수단에 전형적인 융합 반응기를 장착하는 것은 실현가능 하지 않다. 그 결과, 전형적인 융합 반응기의 유용성은 제한된다.

본 개시물의 교시는 트럭, 열차, 항공기, 선박, 잠수함, 우주선 등과 같은 운송수단에 장착하기에 충분히 작은 콤팩트 융합 반응기를 제공하는 것이 바람직하다는 것을 인식하고 있다. 예를 들어, 분산 파워 시스템을 제공할 수 있는 트럭-장착형 콤팩트 융합 반응기를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 예로서, 항공기의 동작 시간 및 범위를 크게 확장시키는 항공기를 위한 콤팩트 융합 반응기를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 파워 플랜트 및 담수화 플랜트에서 이용될 수 있는 융합 반응기를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이하는, 콤팩트 융합 반응기와 연관된 이러한 그리고 다른 바람직한 이점을 제공하기 위한 캡슐화된 선형 링 커스프(cusp) 융합 반응기를 설명한다.

도 1은 소정 실시형태에 따른 융합 반응기(110)의 용례를 도시한다. 일례로서, 융합 반응기(110)의 1개 이상의 실시형태는 항공기(101)의 1개 이상의 엔진(예를 들어, 터빈)에 열을 공급하기 위해 항공기(101)에 의해 이용된다. 항공기에서 1개 이상의 융합 반응기(110)를 이용하는 특정 예가 도 2를 참조하여 이하에서 더 상세하게 논의된다. 다른 예에서, 융합 반응기(110)의 1개 이상의 실시형태가 전기 및 추진 파워를 공급하기 위해 선박(102)에 의해 이용된다. 항공모함이 도 1에서 선박(102)으로 도시되어 있지만, 임의의 유형의 선박(예를 들어, 화물선, 유람선 등)이 융합 반응기(110)의 1개 이상의 실시형태를 이용할 수 있다. 다른 예로서, 융합 반응기(110)의 1개 이상의 실시형태는 전기가 필요한 멀리 떨어진 영역에 파워를 공급하거나 분산 파워를 제공하기 위해 플랫 베드 트럭(flat-bed truck)(103)에 장착될 수 있다. 다른 예로서, 융합 반응기(110)의 1개 이상의 실시형태는 파워 그리드에 전기를 제공하기 위해 전기 파워 플랜트(104)에 의해 이용될 수 있다. 융합 반응기(110)를 위한 특정 용례가 도 1에 도시되어 있지만, 본 개시물은 도시된 용례로 한정되지 않는다. 예를 들어, 융합 반응기(110)는 열차, 담수화 플랜트, 우주선, 잠수함 등과 같은 다른 용례에서 이용될 수 있다.

일반적으로, 융합 반응기(110)는 핵 융합 프로세스에서 사용되는 플라즈마를 봉입하고 제어함으로써 파워를 생성하는 장치이다. 융합 반응기(110)는 다양한 형태의 파워로 변환될 수 있는 대량의 열을 핵 융합 프로세스로부터 생성한다. 예를 들어, 융합 반응기(110)에 의해 생성되는 열은 터빈 및 전기 발전기를 구동하여 전기를 생산하기 위한 증기를 생산하기 위해 이용될 수 있다. 다른 예로서, 도 2를 참조하여 이하에서 더 논의되는 바와 같이, 융합 반응기(110)에 의해 생성되는 열은 연소기 대신에 항공기의 터보팬 또는 팬제트 엔진의 터빈에 의해 직접적으로 이용될 수 있다.

융합 반응기(110)는 임의의 원하는 용례를 위한 임의의 바람직한 출력을 갖도록 규모가 정해질 수 있다. 예를 들어, 융합 반응기(110)의 일 실시형태는 대략 10m × 7m일 수 있으며 대략 100MW의 총 열 출력을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 융합 반응기(110)는 용례에 따라 더 크거나 더 작을 수 있으며 더 크거나 더 작은 열 출력을 가질 수 있다. 예를 들어, 융합 반응기(110)는 200MW 이상의 총 열 출력을 갖도록 크기가 정해질 수 있다.

도2는 소정 실시형태에 따른 1개 이상의 융합 반응기(110)를 이용하는 예시적인 항공기 시스템(200)을 도시한다. 항공기 시스템(200)은 1개 이상의 융합 반응기(110), 연료 처리기(210), 1개 이상의 보조 파워 유닛(APU)(220), 및 1개 이상의 터보팬(230)을 포함한다. 융합 반응기(110)는 1개 이상의 열 전달 라인을 이용하여 [예를 들어, 직접적으로 또는 연료 처리기(210)를 통해] 터보팬(230)에 고온(hot) 냉각제(240)를 공급한다. 일부 실시형태에서, 고온 냉각제(240)는 FLiBe[즉, 플루오르화리튬(LiF) 및 플루오르화베릴륨(BeF₂)의 혼합물] 또는 LiPb이다. 일부 실시형태에서, 고온 냉각제(240)는 추가적으로 APU(220)에 공급된다. 터보팬(240)에 의해 사용되고 나면, 복귀 냉각제(250)는 융합 반응기(110)에 피드백되어 가열되고 다시 사용된다. 일부 실시형태에서, 복귀 냉각제(250)는 융합 반응기(110)에 직접적으로 공급된다. 일부 실시형태에서, 복귀 냉각제(250)는 추가적으로 APU(220)로부터 융합 반응기(110)에 공급될 수 있다.

일반적으로, 항공기 시스템(200)은 고온 냉각제(240)를 통해 터보팬(230)에 열을 제공하기 위해 1개 이상의 융합 반응기(110)를 이용한다. 전형적으로, 터보팬은 흡입 공기를 가열하여 추력을 생산하기 위해 제트 연료를 연소시키는 연소기를 이용한다. 그러나, 항공기 시스템(200)에서, 터보팬(230)의 연소기는 흡입 공기를 가열하기 위해 1개 이상의 융합 반응기(110)에 의해 제공되는 고온 냉각제(240)를 이용하는 열 교환기로 대체되었다. 이는 전형적인 터보팬에 비해 많은 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 터보팬(230)이 제트 연료를 연소시키는 연소기 없이 동작하는 것을 허용함으로써, 항공기(101)의 동작범위가 크게 연장될 수 있다. 또한, 제트 연료에 대한 필요성을 크게 감소시키거나 제거함으로써, 항공기(101)의 동작 비용이 상당히 감소될 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 소정 실시형태에 따른 도 1의 예시적인 용례에서 이용될 수 있는 융합 반응기(110)를 도시한다. 일반적으로, 융합 반응기(110)는, 내부 커스프 자기 코일을 이용하여 생성되는 플라즈마가 팽창되는 것을 방지하기 위해서 캡슐화 자기 코일(150)이 사용되는 캡슐화된 선형 링 커스프 융합 반응기이다. 일부 실시형태에서, 융합 반응기(110)는 도시된 바와 같이 엔클로저(120)의 중심을 따라 연장되는 중심선(115)을 갖는 엔클로저(120)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 엔클로저(120)는 진공 챔버를 포함하며 도 7을 참조하여 아래에서 논의되는 바와 같은 단면을 갖는다. 융합 반응기(100)는 내부 코일(140)[예를 들어, 내부 코일(140a 및 140), "커스프" 코일로도 알려짐], 캡슐화 코일(150) 및 미러 코일(160)[예를 들어, 미러 코일(160a 및 160b)]을 포함한다. 내부 코일(140)은 임의의 적절한 수단에 의해 엔클로저(120) 내에 부유되며 중심선(115)에 중심맞춤된다. 캡슐화 코일(150) 또한 중심선(115)에 중심맞춤되며 엔클로저(120)의 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 예들 들어, 캡슐화 코일(150)은 일부 실시형태에서 엔클로저(120) 내에 부유될 수 있다. 다른 실시형태에서, 캡슐화 코일(150)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 엔클로저(120)의 외부에 있을 수 있다.

일반적으로, 융합 반응기(100)는 핵 융합 프로세스를 위해 엔클로저(120) 내의 플라즈마(310)를 제어하고 봉입함으로써 파워를 제공한다. 내부 코일(140), 캡슐화 코일(150), 및 미러 코일(160)은 도 3b 및 도 5에 도시된 형상과 같은 형상으로 플라즈마(310)를 봉입하는 자기장을 형성하도록 활성화된다. 그리고 듀테륨 및 트리튬 가스와 같은 소정 가스가 반응하여 엔클로저(120)의 벽 및 플라즈마(310)를 가열하는 활동적인 입자(energetic particle)를 만들 수 있다. 생성된 열은 그 후 예를 들어 운송수단에 파워를 공급하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, FLiBe 또는 LiPb와 같은 액체 금속 냉각제가 융합 반응기(110)의 벽으로부터 항공기의 엔진으로 열을 운반할 수 있다. 일부 실시형태에서, 가스 터빈 엔진의 연소기는 융합 반응기(110)로부터의 생성 열을 이용하는 열교환기로 대체될 수 있다. 일부 실시형태에서, 또한 전기 파워가 자기유체역학(MHD) 프로세스를 통해 융합 반응기(110)로부터 추출될 수 있다.

융합 반응기(110)는 캡슐화된 선형 링 커스프 융합 장치이다. 주 플라즈마 봉입은 일부 실시형태에서 축방향으로 양 측에 위치되는 2개의 스핀들 커스프[예를 들어, 내부 코일(140)]을 갖는 중앙 선형 링 커스프[예를 들어, 중심 코일(130)]에 의해 달성된다. 그리고, 이러한 봉입 영역은 미러 코일(160)에 의해 제공되는 동축 미러 필드(mirror field) 내에 [예를 들어, 캡슐화 코일(150)에 의해] 캡슐화된다.

융합 반응기(110)의 자기장은 다양한 크기 및 전류의 동축 위치 자기장 코일에 의해 제공된다. 중앙 영역의 링 커스프 손실은 스핀들 커스프의 재순환에 의해 완화된다. 이러한 재순환 흐름은 캡슐화 코일(150)에 의해 제공되는 캡슐화 필드(encapsulating field)에 의해 안정되고 콤팩트해진다. 주 봉입 영역으로부터의 외향 확산 손실 및 축방향 손실은 캡슐화 코일(150)에 의해 제공되는 캡슐화 필드의 강한 미러 필드에 의해 완화된다. 융합 에너지 생성 장치로서 기능시키기 위해, 열이 봉입된 플라즈마(310)에 추가되어 플라즈마가 융합 반응을 격게 하고 열을 생산하게 한다. 이러한 열은 그 후 유용한 열, 일, 및/또는 전기 파워를 생산하도록 수거될 수 있다.

융합 반응기(110)는, 눌 라인(null line)을 따라 이동하는 입자의 산란으로 인해 연속적인 봉입 영역을 통한 손실이 더 많이 절연되고 전체적인 MHD 안정성이 보존될 수 있기 때문에 부분적으로 기존의 시스템에 비해 향상된다. 이러한 특징은 중심선을 따라 이동하는 입자가 시스템 밖으로 즉시 나오기 쉽지 않고 시스템을 떠나기 위해 많은 산란 이벤트를 취할 것이라는 것을 의미한다. 이는 장치에 있어서의 입자의 수명을 증가시키고 유용한 융합 파워를 생산하기 위한 반응기의 능력을 증가시킨다.

융합 반응기(110)는, 전체적인 MHD 안정성을 나타내고, 개방 필드 라인을 통한 최소한의 입자 손실을 가지고, 가용 자기장 에너지 모두를 이용하며, 크게 간략화된 공학 설계를 갖는 신규한 자기장 구성을 갖는다. 자기장의 효율적인 사용은, 개시된 실시형태가 전형적인 시스템보다 10배 작을 수 있고 이는 파워 플랜트의 자본 비용을 크게 감소시킨다는 것을 의미한다. 또한, 감소된 비용은 각각의 설계 사이클이 전형적인 시스템보다 훨씬 더 빠르게 완료될 수 있기 때문에 개념이 더 빠르게 개발될 수 있게 허용한다. 일반적으로, 개시된 실시형태는 기존의 시스템보다 훨씬 덜한 물리적 위험을 갖는 더 간단하고 더 안정적인 설계를 갖는다.

엔클로저(120)는 융합 반응을 수용하는 임의의 적절한 챔버 또는 장치이다. 일부 실시형태에서, 엔클로저(120)는 형상이 대체로 원통형인 진공 챔버이다. 다른 실시형태에서, 엔클로저(120)는 원통형 이외의 형상일 수 있다. 일부 실시형태에서, 엔클로저(120)는 도시된 바와 같이 엔클로저(120)의 중심 축을 따라 연장되는 중심선(115)을 갖는다. 일부 실시형태에서, 엔클로저(120)는 제1 단부(320) 및 제1 단부(320)의 반대측에 있는 제2 단부(330)를 갖는다. 일부 실시형태에서, 엔클로저(120)는 제1 단부(320)와 제2 단부(330)와의 사이에서 실질적으로 등거리에 있는 중간점(340)을 갖는다. 엔클로저(120)의 특정 실시형태의 단면이 도 8을 참조하여 아래에서 논의된다.

융합 반응기(110)의 일부 실시형태는 중심 코일(130)을 포함할 수 있다. 중심 코일(130)은 일반적으로 엔클로저(120)의 중간점(340)에 근접하여 위치된다. 일부 실시형태에서, 중심 코일(130)은 중심선(115)에 중심맞춤되고 내부 코일(140)과 동축이다. 중심 코일(130)은 엔클로저(120)의 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 중간점(340)에 대해 임의의 적절한 축방향 위치에 위치될 수 있고, 임의의 적절한 반경을 가질 수 있고, 임의의 적절한 전류를 운반할 수 있으며, 임의의 적절한 암페어 턴(ampturn)을 가질 수 있다.

내부 코일(140)은 엔클로저(120) 내에 부유되거나 다르게 위치설정되는 임의의 적절한 자기 코일이다. 일부 실시형태에서, 내부 코일(140)은 초전도 자기 코일이다. 일부 실시형태에서, 내부 코일(140)은 도 3b에 도시된 바와 같이 형상이 환상(toroidal)이다. 일부 실시형태에서, 내부 코일(140)은 중심선(115)에 중심맞춤된다. 일부 실시형태에서, 내부 코일(140)은 2개의 코일, 즉 엔클로저(120)의 중간점(340)과 제1 단부(320)와의 사이에 위치되는 제1 내부 코일(140a) 및 엔클로저(120)의 중간점(340)과 제2 단부(330)와의 사이에 위치되는 제2 내부 코일(140b)을 포함한다. 내부 코일(140)은 중간점(340)에 대해 임의의 적절한 축방향 위치에 위치될 수 있고, 임의의 적절한 반경을 가질 수 있고, 임의의 적절한 전류를 운반할 수 있으며, 임의의 적절한 암페어 턴을 가질 수 있다. 내부 코일(140)의 특정 실시형태를 도 7을 참고하여 아래에서 더 상세하게 논의한다.

캡슐화 코일(150)은 임의의 적절한 자기 코일이며 일반적으로 내부 코일(140)보다 더 큰 직경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 캡슐화 코일(150)은 중심선(115)에 중심맞춤되고 내부 코일(140)과 동축이다. 일반적으로, 캡슐화 코일(150)은 내부 코일(140)을 캡슐화하며 자기권 내에서 내부 코일(140)의 원래의 자기 라인을 폐쇄하도록 동작한다. 이러한 라인의 폐쇄는 개방 필드 라인의 범위를 감소시킬 수 있고 재순환을 통해 손실을 감소시킬 수 있다. 캡슐화 코일(150)은 또한 플라즈마(310)가 팽창하는 것을 방지하는 자기 벽을 유지시킴으로서 융합 반응기(110)의 MHD 안정성을 보존한다. 캡슐화 코일(150)은 정사각형 또는 원형과 같은 임의의 적절한 단면을 갖는다. 일부 실시형태에서, 캡슐화 코일(150)은 엔클로저(120) 내에 부유된다. 다른 실시형태에서, 캡슐화 코일(150)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 엔클로저(120)의 외부에 있을 수 있다. 캡슐화 코일(150)은 중간점(340)에 대해 임의의 적절한 축방향 위치에 위치될 수 있고, 임의의 적절한 반경을 가질 수 있고, 임의의 적절한 전류를 운반할 수 있으며, 임의의 적절한 암페어 턴을 가질 수 있다.

융합 반응기(110)는 임의의 수 및 배치의 캡슐화 코일(150)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 캡슐화 코일(150)은 엔클로저(120)의 중간점(340)의 각 측에 위치설정되는 적어도 하나의 캡슐화 코일(150)을 포함한다. 예를 들어, 융합 반응기(110)는 2개의 캡슐화 코일(150), 즉 엔클로저(120)의 중간점(340)과 제1 단부(320)와의 사이에 위치되는 제1 캡슐화 코일(150) 및 엔클로저(120)의 중간점(340)과 제2 단부(330)와의 사이에 위치되는 제2 캡슐화 코일(150)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 융합 반응기(110)는 총 2개, 4개, 6개, 8개, 또는 임의의 다른 짝수의 캡슐화 코일(150)을 포함한다. 일부 실시형태에서, 융합 반응기(110)는 엔클로저(120)의 제1 단부(320)와 내부 코일(140a)과의 사이에 위치되는 제1 세트의 2개의 캡슐화 코일(150) 및 엔클로저(120)의 제2 단부(330)와 내부 코일(140b)과의 사이에 위치되는 제2 세트의 2개의 캡슐화 코일(150)을 포함한다. 특정 수 및 배치의 캡슐화 코일(150)이 개시되었지만, 임의의 적절한 수 및 배치의 캡슐화 코일(150)이 융합 반응기(110)에 의해 이용될 수 있다.

미러 코일(160)은 대체로 엔클로저(120)의 단부[즉, 제1 단부(320) 및 제2 단부(330)]에 가까이 위치되는 자기 코일이다. 일부 실시형태에서, 미러 코일(160)은 중심선(115)에 중심맞춤되며 내부 코일(140)과 동축이다. 일반적으로, 미러 코일(160)은 축방향 커스프 손실을 감소시키는 역할을 하며 모든 재순환 필드 라인이 다른 기존의 재순환 계획에 의해 만족되지 않는 평균 최소-β를 만족시키게 한다. 일부 실시형태에서, 미러 코일(160)은 2개의 미러 코일(160), 즉 엔클로저(120)의 제1 단부(320)에 근접하여 위치되는 제1 미러 코일(160a) 및 엔클로저(120)의 제2 단부(330)에 근접하여 위치되는 제2 미러 코일(160b)을 포함한다. 미러 코일(160)은 엔클로저(120)의 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 중간점(340)에 대해 임의의 적절한 축방향 위치에 위치될 수 있고, 임의의 적절한 반경을 가질 수 있고, 임의의 적절한 전류를 운반할 수 있으며, 임의의 적절한 암페어 턴을 가질 수 있다.

일부 실시형태에서, 코일(130, 140, 150 및 160)은 소정 제약에 따라 설계되거나 선택된다. 예를 들어, 코일(130, 140, 150 및 160)은 높은 요구 전류(일부 실시형태에서 대략 10 메가암페어-턴의 최대치); 안정-상태 연속 동작; 진공 설계(플라즈마 충돌로부터 보호됨), 환상 형상, 한계 가스방출; 150C 베이크아웃(bakeout)에 적합한 재료; 열 증강; 및 쇼트(shot) 사이의 냉각을 포함하는 제약에 따라 설계될 수 있다.

융합 반응기(110)는 1개 이상의 열 주입기(170)를 포함할 수 있다. 융합 에너지 방출을 위해 필요한 고온 플라즈마 조건을 생성하기 위해서, 에너지(예를 들어, 열)이 플라즈마(310)에 추가된다. 열 주입기(170)는 일반적으로 임의의 적절한 열이 융합 반응기(110)에 추가되는 것을 허용하여 플라즈마(310)를 가열하고 융합 반응을 위한 필요한 고온 플라즈마 조건을 생성하도록 동작가능하다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 열 주입기(170)는 융합 반응기(110) 내에서 플라즈마(310)를 가열하기 위해 중성 빔을 추가하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 중성 빔은 융합 반응기(110)에서 고속 이온(fast ion) 또는 이온화된 가스가 되고, 고속 이온은 그 후 운동 에너지를 충돌을 통해 "냉간(cold)" 전자 및 플라즈마 이온에 결합시킨다.

중성 빔은 또한 융합 반응을 위한 새로운 연료가 요구되는 경우 융합 반응기(110)의 중심 안으로 연료 이온을 추가하기 위한 방법을 제공할 수 있다. 연료 및 에너지 투입(deposition)의 위치는 일부 실시형태에서 타깃 플라즈마의 밀도 및 빔의 에너지에 의해 결정될 수 있다. 전형적으로, 기체 연료가 플라즈마의 에지에 추가될 수 있다. 그러나, 이는 에지-추가된 연료는 연료의 많은 부분이 프로세스 중에 손실되면서 안쪽으로 확산되어야 하기 때문에 반응기의 중심에 연료를 주입하는 것보다 덜 이상적이다. 또한, 에지-추가된 연료의 분배는 주입된 연료 빔만큼 정확하게 제어될 수 없다. 플라즈마(310)를 가열하는 것 이외에, 중성 빔은 또한 융합 반응에서 사용될 수 있는 중성 입자를 주입함으로써 융합 반응기(110)에 연료를 추가할 수 있다. 예를 들어, 고속 이온이 융합 반응기(110)의 중심에서 생성되도록 중성 빔이 열 주입기(170)를 통해 주입될 수 있으며, 이 경우 중성 빔은 우물-봉입되며(well-confined) 그들이 장치 밖으로 누설되기 전에 융합될 시간을 갖는다.

중성화된 입자 빔은 융합 반응기(110)의 임의의 적절한 위치에 주입될 수 있다. 입자는 듀테륨 또는 트리튬과 간은 중성 빔 주입에서의 사용을 위한 임의의 적절한 재료일 수 있다. 예를 들어, 중성 듀테륨 입자는 일부 실시형태에서 열 주입기(170)를 통한 주입을 위해 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 주입된 중성 입자는 열 주입기(170)를 통해 주입된 트리튬 입자일 수 있다. 중성 입자는 임의의 적절한 동작 모드를 통해 융합 반응기(110) 안으로 주입될 수 있다. 예를 들어, 중성 듀테륨 입자는 중성 듀테륨 가스(D2 가스)를 형성하도록 주입될 수 있다. 다른 예로서, 중성 듀테륨 입자는 완전히 이온화된 플라즈마(전자 및 양으로 하전된 듀테륨 이온을 포함)를 형성하도록 주입될 수 있다. 또 다른 예로서, 중성 듀테륨 입자는 부분적으로 이온화된 듀테륨 및 듀테륨 가스를 형성하도록 주입될 수 있다.

열 주입기(170)의 위치는 주입된 이온 빔이 융합 반응기(110)에 고유한 내부 구조물을 지나 전파되도록 선택될 수 있다. 열 주입기(170)의 위치는 축 상[즉, 중심선(115)과 일렬]에 있을 수 있고 그리고/또는 축을 벗어나[즉, 중심선(115)을 벗어나] 있을 수 있다. 예를 들어, 캡슐화된 선형 링 커스프 필드 구성을 이용하는 실시형태[예를 들어, 도 3a 및 도 3b의 융합 반응기(110)]는 도 3b에 도시된 바와 같이 축을 벗어난 위치에 있는 열 주입기(170)를 포함할 수 있다. 이러한 위치는 주입된 이온 빔이 중심 코일(130), 내부 코일(140), 또는 캡슐화 코일(150)과 접촉하지 않으면서 융합 반응기(110)의 중심으로 전파되는 것을 허용할 수 있다. 도 3b에 도시되어 있지 않지만, 캡슐화된 선형 링 커스프 필드 구성을 이용하는 특정 실시형태[예를 들어, 도 3a 및 도 3b의 융합 반응기(110)]는 축을 벗어난 열 주입기(170) 이외에 축 상 위치에 있는 열 주입기(170)를 포함할 수 있다. 또한, 캡슐화된 선형 링 커스프 필드 구성을 이용하는 일부 실시형태[예를 들어 도 3a 및 도 3b의 융합 반응기(110)]는 오직 축 상 위치에 있는 열 주입기(170)를 포함할 수 있다.

효율적인 주입을 위해, 빔은 빔이 이상적으로는 내부 구조물을 통해 전파될 수 있도록 형성될 수 있다. 빔은 일부 실시형태에서 그것이 융합 반응기(110)를 통해 전파됨에 따라 빔의 단면을 최대화하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 축 상 열 주입기(170)를 통합하는 실시형태에서, 원형 빔이 그것이 전파됨에 따라 내부 코일[예를 들어, 도 3b의 내부 코일(140)] 내에 맞춰지도록 설계될 수 있다. 다른 예로서, 축을 벗어난 열 주입기(170)(도 3b에 도시된 바와 같음)를 통합하는 실시형태에서, 타원형 빔이 그것이 전파됨에 따라 중심 코일과 내부 코일[예를 들어, 도 3b의 중심 코일(130)과 내부 코일(140)]과의 사이에 맞춰지도록 설계될 수 있다.

소정 실시형태에서, 빔은 특정한 방식으로 집중될 수 있거나(예를 들어, 중성 입자의 빔이 엔클로저 내의 초점을 향해 집중됨) 그리고/또는 특정 발산 각도로 주입될 수 있다(예를 들어, 중성 입자의 빔이 엔클로저 내에서 전파됨에 따라 발산됨). 특정 집중 및/또는 발산 각도는 중성 이온이 융합 반응기(110)에서의 충돌을 통해 고속 이온으로 전환될 때 고속 이온이 우수한 봉입의 영역에 있도록 선택될 수 있다. 우수한 봉입의 영역을 고속 이온의 손실을 최소화시키는 융합 반응기(110) 내의 영역이라 칭할 수 있다. 예를 들어, 축 상 주입에 있어서의 환형(즉, 링-형상) 중성 빔의 사용은 빔의 중심 부분이 불리한 봉입 특성을 가질 수 있기 때문에 더 적은 고속 이온의 손실을 가능케 할 수 있다. 다른 예로서, 축을 벗어난 주입 위치에 대해, 상기 형상은 변환된 고속 이온이 우물-봉입되는 융합 반응기(110)의 중심에서 생성되도록 세장형일 수 있으며 장치 중심 또는 소정 각도로 지향될 수 있다. 특정 실시형태에서, 주입된 중성 빔은 코일 부근의 더 강한 자기장으로의 고속 이온의 더 우수한 가둠을 용이하게 하기 위해 약간 중심을 벗어나서 조준될 수 있다.

동작 시에, 융합 반응기(110)는 적어도 내부 코일(140), 캡슐화 코일(150) 및 미러 코일(160)을 사용하여 핵 융합 프로세스를 위해 플라즈마(310)의 형상을 제어함으로써 융합 파워를 생성한다. 내부 코일(140) 및 캡슐화 코일(150)은 플라즈마(310)를 도 3b 및 도 5에 도시된 형상과 같은 형상으로 봉입하는 자기장을 형성하도록 활성화된다. 그리고 듀테륨 및 트리튬과 같은 가스가 엔클로저(120)의 벽 및 플라즈마(310)를 가열하는 활동적인 입자를 만들도록 반응될 수 있다. 생성된 열은 그 후 파워를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 액체 금속 냉각제가 반응기의 벽으로부터 항공기의 엔진에 열을 운반할 수 있다. 일부 실시형태에서, 전기 파워는 또한 MHD를 통해 융합 반응기(110)로부터 추출될 수 있다.

플라즈마(310)의 용적을 팽창시키고 더 유리한 최소-β 지오메트리를 생성하기 위해, 내부 코일의 수는 커스프를 만들도록 증가될 수 있다. 융합 반응기(110)의 일부 실시형태에서, 내부 코일(140), 중심 코일(130), 및 미러 코일(160)의 합은 외부 '솔레노이드' 필드[즉, 캡슐화 코일(150)에 의해 제공되는 자기장]에 의해 캡슐화를 얻기 위해 홀수이다. 이는 링 커스프 필드를 만들고 따라서 캡슐화 구분선(separatrix)을 파괴하는 것을 회피한다. 교호 분극을 갖는 2개의 내부 코일(140) 및 중심 코일(130)은 커스프 및 유사-구형 코어 플라즈마 용적 내에서 자기 우물에 최소-β 특성을 준다. 2개의 축방향 '미러' 코일[즉, 미러 코일(160)]의 추가는 축방향 커스프 손실을 감소시키는 역할을 하며 더 중요하게는 재순환 필드 라인이 다른 기존의 재순환 계획에 의해 만족되지 않는 조건인 평균 최소-β을 만족시키게 한다. 일부 실시형태에서, 추가적인 쌍의 내부 코일(140)이 우물에서 더 많은 플라즈마 용적을 생성하기 위해 추가될 수 있다. 그러나, 이러한 추가는 융합 반응기(110)의 비용 및 복잡성을 증가시킬 수 있으며 플라즈마(310) 내부의 코일에 대해 추가적인 지지를 요구할 수 있다.

융합 반응기(110)의 도시된 실시형태에서, 오직 내부 코일(140) 만이 플라즈마(310) 내에 있다. 일부 실시형태에서, 내부 코일(140)은 도 7에 도시된 지지체(750)와 같은 1개 이상의 지지체에 의해 엔클로저(120) 내에 부유되고 있다. 지지체는 중앙 코어 플라즈마 우물 외측에 배치되지만, 지지체는 여전히 높은 플라즈마 플럭스를 경험할 수 있다. 대안적으로, 일부 실시형태의 내부 코일(140)은 공중부양이 가능할 수 있고 이는 플라즈마(310) 내에 지지 구조물을 갖는 위험 및 복잡성을 제거할 것이다.

도 4는 융합 반응기(110)의 코일 및 코일을 활성화하기 위한 예시적인 시스템의 간략화된 모습을 도시한다. 이러한 실시형태에서, 필드 지오메트리는 간단한 자석 기술에 의해 생산될 수 있는 필드를 갖는 적당한 이온 자화를 달성하는데 필요한 최소 크기가 되도록 크기설정된다. 적당한 이온 자화는 재순환 영역의 폭에 대해 설계 평균 이온 에너지에서 ~5 이온 회전 반경인 것으로 고려되었다. 100 eV 플라즈마 온도의 설계 에너지에서 13 이온 확산 점프가 있으며, 충만 20KeV 플라즈마 에너지에서 6.5 이온 점프가 있다. 이는 커스프에서 2.2T의 적당한 자기장을 유지시키고 적당한 장치 크기를 유지하기 위한 최소치이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 융합 반응기(110)의 소정 실시형태는 2개의 미러 코일(160), 즉 엔클로저의 제1 단부(320)에 근접하여 위치되는 제1 미러 코일(160a) 및 엔클로저(120)의 제2 단부(330)에 근접하여 위치되는 제2 자기 코일(160b)을 포함한다. 융합 반응기(110)의 소정 실시형태는 또한 엔클로저(120)의 중간점(340)에 근접하여 위치되는 중심 코일(130)을 포함한다. 융합 반응기(110)의 소정 실시형태는 또한 2개의 내부 코일(140), 즉 엔클로저(120)의 제1 단부(320)와 중심 코일(130)과의 사이에 위치되는 제1 내부 코일(140a) 및 엔클로저(120)의 제2 단부(330)와 중심 코일(130)과의 사이에 위치되는 제2 내부 코일(140b)을 포함한다. 또한, 융합 반응기(110)의 소정 실시형태는 2개 이상의 캡슐화 코일(150)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 융합 반응기(110)는 엔클로저(120)의 제1 단부(320)와 제1 내부 코일(140a)과의 사이에 위치되는 제1 세트의 2개의 캡슐화 코일(150) 및 엔클로저(120)의 제2 단부(330)와 제2 내부 코일(140b)과의 사이에 위치되는 제2 세트의 2개의 캡슐화 코일(150)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 융합 반응기(110)는 임의의 짝수의 캡슐화 코일(150)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 캡슐화 코일(150)은 도 4에 도시된 것 이외의 중심선(115)을 따른 임의의 적절한 위치에 위치될 수 있다. 일반적으로, 내부 코일(140) 및 미러 코일(160)뿐만 아니라 캡슐화 코일(150)은 플라즈마(310)의 원하는 형상을 달성하기 위해 정확한 형상으로 자기장을 유지시키기 위해 중심선(115)을 따른 임의의 적절한 위치에 위치될 수 있다.

일부 실시형태에서, 도 4에 도시된 바와 같이 전류가 코일(130, 140, 150 및 160)에 공급된다. 이러한 도면에서, 각각의 코일은 중심선(115)을 따라 분할되었고 각각의 단부에서 "X" 또는 "O"를 갖는 직사각형으로 나타낸다. "X"는 지면 안으로 흐르는 전류를 나타내며, "O"는 지면 밖으로 흐르는 전류를 나타낸다. 이러한 명명법을 사용하여, 도 4는 이러한 융합 반응기(110)의 실시형태에서 전류가 캡슐화 코일(150), 중심 코일(130), 및 미러 코일(160)을 통해 동일한 방향으로(즉, 코일의 상부에서 지면 안으로) 흐르고 내부 코일(140)을 통해 반대 방향으로(즉, 코일의 저부에서 지면 안으로) 흐르는 방법을 나타낸다.

일부 실시형태에서, 융합 반응기(110)의 필드 지오메트리는 코일에서 상대적인 전류에 민감할 수 있지만, 이 문제는 제어를 가능케 하기 위해 적절히 완화될 수 있다. 우선, 대향하는 코일 쌍으로의 전류는 축 방향으로 비대칭이 존재하지 않는 것을 보장하기 위해 직렬로 구동될 수 있다. 일부 실시형태의 필드는 중심 3개의 코일[예를 들어, 내부 코일(140) 및 중심 코일(130)]에 가장 민감하다. 고정된 내부 코일(140)의 전류에 의해, 중심 코일(130)에서의 전류는 중앙 자기 우물의 형상을 비틀도록 조정될 수 있다. 이러한 영역은 플럭스의 증가가 구를 축 형상으로 '압착'함에 따라 중심 코일(130)의 전류를 증가시킴으로써 축방향-배향 '바-벨(bar-bell)' 형상으로 변경될 수 있다. 대안적으로는, 중심 코일(130)의 전류는 감소될 수 있고 중간점(340)에서 링-형상 자기 우물을 초래할 수 있다. 또한 중심 코일(130)의 반경은, 링 커스프 눌-라인이 내부 코일(140)에 얼마나 가까워지는 지를 설정하고 중심 코일(130)과 내부 코일(140)과의 사이의 간극의 중간에 가까운 이러한 눌 라인이 봉입을 향상시키도록 선택될 수 있다.

내부 코일(140)의 반경은 중앙 우물에 대한 링 커스프와 점 커스프와의 사이의 상대적인 필드 강도의 평형을 설정하는 역할을 한다. 베이스라인 크기는 이러한 필드 값이 대략 동일하도록 선택될 수 있다. 이러한 영역에서 상대적인 플럭스를 증가시킴으로써 링 커스프 손실을 감소시키는 것이 유리하지만, 평형된 접근이 더 바람직할 것이다.

일부 실시형태에서, 자기장은 미러 코일(160) 및 캡슐화 코일(150)에 대해 민감하지 않지만 그들의 치수는 원하는 플라즈마(310)의 형상을 달성하도록 선택되어야 한다. 일부 실시형태에서, 미러 코일(160)은 더 복잡한 자석을 요구하지 않으면서 가능한 강하도록 선택될 수 있으며, 미러 코일(160)의 반경은 장치 중심에 대한 우수한 진단 접근을 유지하도록 선택될 수 있다. 일부 실시형태는, 축방향 진단 접근로가 감소되는 것을 댓가로 하지만, 미러 코일(160)을 수축시켜 더 적은 전류에 대해 더 높은 미러 비를 달성하는 것으로부터 이익을 취할 수 있다.

일반적으로, 캡슐화 코일(150)은 융합 반응기(110) 내에서 다른 코일보다 더 약한 자기장을 갖는다. 따라서, 캡슐화 코일(150)의 위치설정은 다른 코일보다 덜 중요하다. 일부 실시형태에서, 캡슐화 코일(150)의 위치는 장치 코어에 대한 방해 없는 접근이 진단을 위해 유지되도록 규정된다. 일부 실시형태에서, 짝수의 캡슐화 코일(150)은 내부 코일(140)을 위한 지지체를 수용하도록 선택될 수 있다. 캡슐화 코일(150)의 직경은 일반적으로 내부 코일(140)의 것보다 더 크며 제조의 용이성 및 원통형 엔클로저(120)에의 공통적인 장착을 위해 모두 동일할 수 있다. 일부 실시형태에서, 캡슐화 코일(150)은 플라즈마 경계에 대해 안쪽으로 이동될 수 있지만, 이는 융합 반응기(110)의 제조성 및 열 전달 특성에 영향을 줄 수 있다.

일부 실시형태에서, 융합 반응기(110)는 중심 코일(130), 내부 코일(140), 캡슐화 코일(150), 및 미러 코일(160)을 위한 다양한 시스템을 포함한다. 예를 들어, 중심 코일 시스템(410), 캡슐화 코일 시스템(420), 미러 코일 시스템(430), 및 내부 코일 시스템(440)이 일부 실시형태에서 이용될 수 있다. 코일 시스템(410 내지 440) 및 코일(130 내지 160)은 도 4에 도시된 바와 같이 연결될 수 있다. 코일 시스템(410 내지 440)은 코일(130 내지 160)을 통해 임의의 적절한 양의 전류를 구동하기 위한 임의의 적절한 시스템일 수 있다. 중심 코일 시스템(410)은 중심 코일(130)을 구동하기 위해 이용될 수 있고, 캡슐화 코일 시스템(420)은 캡슐화 코일(150)을 구동하기 위해 이용될 수 있고, 미러 코일 시스템(430)은 미러 코일(160)을 구동하기 위해 이용될 수 있으며, 내부 코일 시스템(440)은 내부 코일(140)을 구동하기 위해 이용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 도 4에 도시된 것보다 더 많거나 더 적은 코일 시스템이 이용될 수 있다. 일반적으로, 코일 시스템(410 내지 440)은 배터리 뱅크와 같은 임의의 적절한 파워 공급원을 포함할 수 있다.

도 5는 중심 코일(130), 내부 코일(140), 캡슐화 코일(150), 및 미러 코일(160)에 의해 형성되고 봉입되는 엔클로저(120) 내의 플라즈마(310)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 외부 미러 필드가 미러 코일(160)에 의해 제공된다. 링 커스프 흐름이 미러 내부에 포함된다. 캡슐화 코일(150)에 의해 제공되는 가두어진 자화된 외장(sheath)(510)은 플라즈마(310)의 이탈(detachment)을 방지한다. 가두어진 자화된 외장(510)은 플라즈마(310)가 재순환되게 하고 플라즈마(310)가 바깥쪽으로 팽창되는 것을 방지하는 자기 벽이다. 재순환 흐름은 따라서 더 강한 자기장에 머무르도록 가압된다. 이는 콤팩트하고 효율적인 원통형 지오메트리에서 완전한 안정성을 제공한다. 또한, 융합 반응기(110)로부터 배출되는 플라즈마로부터의 유일한 손실은 중심선(115)을 따라 융합 반응기(110)의 단부의 2개의 작은 점 커스프에 있다. 이는 플라즈마가 다른 위치에서 이탈되고 배출되는 전형적인 설계에 비해 향상된 것이다.

또한 융합 반응기(110)의 소정 실시형태의 손실이 도 5에 도시되어 있다. 상기와 같이, 융합 반응기(110)에서 배출되는 플라즈마로부터의 유일한 손실은 중심선(115)을 따른 융합 반응기(110)의 단부의 2개의 작은 점 커스프에 있다. 다른 손실은 내부 코일(140)에 의한 확산 손실 및 축방향 커스프 손실을 포함할 수 있다. 또한, 내부 코일(140)이 1개 이상의 지지체[예를 들어 "스톨크(stalk)"]에 의해 엔클로저(120) 내에 부유되는 실시형태에서, 융합 반응기(110)는 지지체로 인해 링 커스프 손실을 포함할 수 있다.

일부 실시형태에서, 내부 코일(140)은 확산 손실을 감소시키도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 융합 반응기(110)의 소정 실시형태는 자기장의 형상에 합치되도록 구성되는 내부 코일(140)을 포함할 수 있다. 이는, 자기장 라인을 추종하는 플라즈마(310)가 내부 코일(140)에 닺는 것을 회피하도록 하여 손실을 감소 또는 제거한다. 등각 형상(conformal shape)을 도시하는 내부 코일(140)의 예시적인 실시형태를 도 7을 참고하여 아래에서 논의한다.

도 6은 융합 반응기(110)의 소정 실시형태의 자기장을 도시한다. 일반적으로, 융합 반응기(110)는 높은 베타 동작에 바람직한 중앙 자기 우물을 갖고 더 높은 플라즈마 밀도를 달성하도록 설계된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 자기장은 3개의 자기 우물을 포함할 수 있다. 중앙 자기 우물은 높은 베타로 팽창될 수 있고, 융합은 3개의 모든 자기 우물에서 발생한다. 다른 바람직한 특징은 링 커스프 손실의 억제이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 링 커스프는 서로 연결되고 재순환한다. 또한, 우수한 MHD 안정성이 모든 영역에서 요구된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 오직 2개의 필드 침투가 필요하며 MHD 교환이 모든 곳에서 만족된다.

일부 실시형태에서, 자기장은 전류를 감소시키고, 예시적인 더 약한 커스프를 생성하고 링 및 점 커스프 사이의 평형을 변화시킴으로써 코일의 임의의 재배치 없이 변경될 수 있다. 또한 전류의 극성은 미러-유형 필드 및 나아가 캡슐화된 미러를 만들도록 역전될 수 있다. 또한, 코일의 물리적 위치는 변경될 수 있다.

도 7은 융합 반응기(110)의 내부 코일(140)의 예시적인 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에서, 내부 코일(140)은 코일 권선(710), 내부 실드(shield)(720), 층(730), 및 외부 실드(740)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 내부 코일(140)은 1개 이상의 지지체(750)에 의해 엔클로저(120) 내에 부유되고 있을 수 있다. 코일 권선(710)은 폭(715)을 가질 수 있고 전체적으로 또는 부분적으로 내부 실드(720)에 의해 덮일 수 있다. 내부 실드(720)는 두께(725)를 가질 수 있고 전체적으로 또는 부분적으로 층(730)으로 덮일 수 있다. 층(730)은 두께(735)를 가질 수 있고 전체적으로 또는 부분적으로 외부 실드(740)로 덮일 수 있다. 외부 실드는 두께(745)를 가질 수 있고 엔클로저(120) 내의 자기장에 합치되는 형상을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 내부 코일(140)은 대략 1.04m의 전체 직경을 가질 수 있다.

코일 권선(710)은 초전도 코일을 형성하고 전형적으로 캡슐화 코일(150), 중심 코일(130), 및 미러 코일(160)과 반대 방향에 있는 전류를 운반한다. 일부 실시형태에서, 코일 권선의 폭(715)은 대략 20cm이다. 코일 권선(710)은 내부 실드(720)에 의해 둘러싸일 수 있다. 내부 실드(720)는 구조 지지체를 제공하고, 잔류 중성자 플럭스를 감소시키며, 불순물로 인한 감마선을 차폐한다. 내부 실드(720)는 중성자 및 감마선을 정지시킬 수 있는 텅스텐 또는 임의의 다른 재료로 만들어질 수 있다. 일부 실시형태에서, 내부 실드(720)의 두께(725)는 대략 11.5cm 이다.

일부 실시형태에서, 내부 실드(720)는 층(730)에 의해 둘러싸인다. 층(730)은 리튬(예를 들어, 리튬-6)으로 만들어질 수 있고 대략 5mm의 두께(735)를 가질 수 있다. 층(730)은 외부 실드(740)에 의해 둘러싸일 수 있다. 외부 실드(740)는 FLiBe로 만들어질 수 있고 대략 30cm의 두께(745)를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 외부 실드는 손실을 감소시키기 위해서 엔클로저(120) 내의 자기장에 대해 등각일 수 있다. 예를 들어, 외부 실드(740)는 환상체를 형성할 수 있다.

도 8은 융합 반응기(110)의 소정 실시형태의 엔클로저(120)의 절취도를 도시한다. 일부 실시형태에서, 엔클로저(120)는 1개 이상의 내부 블랭킷(blanket) 부분(810), 외부 블랭킷(820), 및 위에서 설명된 1개 이상의 층(730)을 포함한다. 도시된 실시형태에서, 엔클로저(120)는 3개의 층(730)에 의해 분리되는 3개의 내부 블랭킷 부분(810)을 포함한다. 다른 실시형태는 임의의 수 또는 구성의 내부 블랭킷 부분(810), 층(730), 및 외부 블랭킷(820)을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 엔클로저(120)는 많은 위치에서 대략 80cm의 총 두께(125)를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 엔클로저(120)는 많은 위치에서 대략 1.50m의 총 두께(125)를 가질 수 있다. 그러나, 두께(125)는 엔클로저(120) 내의 자기장의 형상에 따라 엔클로저(120)의 길이에 걸쳐 변할 수 있다[즉, 엔클로저(120)의 내부 형상은 도 3b에 도시된 바와 같이 자기장에 합치될 수 있으며 따라서 균일한 두께(125)가 아닐 수 있다].

일부 실시형태에서, 내부 블랭킷 부분(810)은 대략 70cm의 조합된 두께(815)를 갖는다. 다른 실시형태에서, 내부 블랭킷 부분(810)은 대략 126cm의 조합된 두께(815)를 갖는다. 일부 실시형태에서, 내부 블랭킷 부분은 Be, FLiBe 등과 같은 재료로 만들어진다.

외부 블랭킷(820)은 조사 하에서 방사성이 되는 경향이 없는 임의의 저 활성화 재료이다. 예를 들어, 외부 블랭킷(820)은 철 또는 스틸일 수 있다. 일부 실시형태에서, 외부 블랭킷(820)은 대략 10cm의 두께(825)를 가질 수 있다.

도 9는 예시적인 컴퓨터 시스템(900)을 도시한다. 특정 실시형태에서, 1개 이상의 컴퓨터 시스템(900)은 연산된 제어를 요구하는 임의의 양태를 위해 융합 반응기(110)에 의해 이용된다. 특정 실시형태는 1개 이상의 컴퓨터 시스템(900)의 1개 이상의 부분을 포함한다. 본원에서, 컴퓨터 시스템에 대한 언급은 연산 장치를 포함할 수 있고, 적절한 경우 그 반대일 수도 있다. 또한, 컴퓨터 시스템에 대한 언급은 적절한 경우 1개 이상의 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다.

본 개시물은 임의의 적절한 수의 컴퓨터 시스템(900)을 고려한다. 본 개시물은 임의의 적절한 물리적인 형태를 취하는 컴퓨터 시스템(900)을 고려한다. 일례로서 제한 없이, 컴퓨터 시스템(900)은 내장된 컴퓨터 시스템, 시스템-온-칩(SOC), 싱글-보드 컴퓨터 시스템(SBC)[예를 들어, 컴퓨터-온-모듈(COM) 또는 시스템-온-모듈(SOM) 등], 데스크톱 컴퓨터 시스템, 랩톱 또는 노트북 컴퓨터 시스템, 대화형 키오스크, 메인프레임, 컴퓨터 시스템들의 망, 이동 전화, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 서버, 태블릿 컴퓨터 시스템, 또는 이들의 2개 이상의 조합일 수 있다. 적절한 경우에, 컴퓨터 시스템(900)은 1개 이상의 컴퓨터 시스템(900)을 포함할 수 있거나; 통합되거나 분산될 수 있거나; 다수의 위치에 걸쳐 있을 수 있거나; 다수의 기계에 걸쳐 있을 수 있거나; 다수의 데이터 센터에 걸쳐 있을 수 있거나; 또는 1개 이상의 네트워크의 1개 이상의 클라우드 컴포넌트를 포함할 수 있는 클라우드에 존재할 수 있다. 적절한 경우, 1개 이상의 컴퓨터 시스템들(900)은 상당한 공간적 또는 시간적 제한 없이 본 명세서에 기술 또는 도시된 1개 이상의 방법들의 1개 이상의 단계들을 실행할 수 있다. 일례로서 제한 없이, 1개 이상의 컴퓨터 시스템들(900)은 실시간으로 또는 일괄 모드(batch mode)로 본 명세서에 기술 또는 도시된 1개 이상의 방법들의 하나 단계들을 실행할 수 있다. 1개 이상의 컴퓨터 시스템(900)은 적절한 경우에 상이한 시간 또는 상이한 위치에서 본원에 기술 또는 도시된 1개 이상의 방법의 1개 이상의 단계를 실행할 수 있다.

특정 실시형태들에서, 컴퓨터 시스템(900)은 프로세서(902), 메모리(904), 저장장치(906), 입력/출력(I/O) 인터페이스(908), 통신 인터페이스(910), 및 버스(912)를 포함한다. 본 개시물이 특정의 배열로 특정의 수의 특정의 구성요소를 갖는 특정의 컴퓨터 시스템을 기술하며 도시하고 있지만, 본 개시물은 임의의 적당한 배열로 임의의 적당한 수의 임의의 적당한 구성요소를 갖는 임의의 적당한 컴퓨터 시스템을 생각하고 있다.

특정 실시형태에서, 프로세서(902)는 컴퓨터 프로그램을 구성하는 명령어 등의 명령어를 실행하기 위한 하드웨어를 포함한다. 일례로서 제한 없이, 명령어를 실행하기 위해, 프로세서(902)는 내부 레지스터, 내부 캐시, 메모리(904), 또는 저장장치(906)로부터 명령어를 검색(또는 불러오기)하고; 이 명령어를 디코딩하고 실행하며; 이어서 1개 이상의 결과를 내부 레지스터, 내부 캐시, 메모리(904) 또는 저장장치(906)에 기입할 수 있다. 특정 실시형태에서, 프로세서(902)는 데이터, 명령어 또는 어드레스를 위한 1개 이상의 내부 캐시를 포함할 수 있다. 본 개시물은 적절한 경우 임의의 적절한 수의 임의의 적절한 내부 캐시를 포함하는 프로세서(902)를 고려한다. 일례로서 제한 없이, 프로세서(902)는 1개 이상의 명령어 캐시들, 1개 이상의 데이터 캐시들, 및 1개 이상의 변환 색인 버퍼들(TLB들)을 포함할 수 있다. 명령어 캐시들 내의 명령어들은 메모리(904) 또는 저장장치(906) 내의 명령어들의 복사본들일 수 있으며, 명령어 캐시들은 프로세서(902)에 의한 명령어들의 검색의 속도를 높일 수 있다. 데이터 캐시 내의 데이터는 프로세서(902)에서 실행되는 명령어가 작동할 메모리(904) 또는 저장장치(906) 내의 데이터의 사본; 프로세서(902)에서 실행되는 차후의 명령어가 액세스하기 위한 또는 메모리(904) 또는 저장장치(906)에 기입하기 위한 프로세서(902)에서 실행되는 이전의 명령어의 결과; 또는 다른 적당한 데이터일 수 있다. 데이터 캐시는 프로세서(902)에 의한 읽기 및 쓰기 동작의 속도를 높일 수 있다. TLB들은 프로세서(902)를 위한 가상-어드레스 변환의 속도를 높일 수 있다. 특정 실시예에서, 프로세서(902)는 데이터, 명령어, 또는 어드레스를 위한 1개 이상의 내부 레지스터를 포함할 수 있다. 본 개시물은 적절한 경우 임의의 적절한 수의 임의의 적절한 내부 레지스터를 포함하는 프로세서(902)를 고려한다. 적절한 경우, 프로세서(902)는 하나의 또는 그 이상의 산술 논리 연산 유닛들(ALU들)을 포함할 수 있으며; 멀티-코어 프로세서일 수 있으며; 또는 하나의 또는 그 이상의 프로세서들(902)을 포함할 수 있다. 본 개시물이 특정의 프로세서를 설명하며 예시하고 있지만, 본 개시물은 임의의 적당한 프로세서를 생각하고 있다.

특정 실시형태에서, 메모리(904)는 프로세서(902)를 실행시키는 명령어 또는 프로세서(902)를 동작시키는 데이터를 저장하는 주 메모리를 포함한다. 일례로서 제한 없이, 컴퓨터 시스템(900)은 명령어를 저장장치(906) 또는 다른 소스[예를 들어, 다른 컴퓨터 시스템(900)]로부터 메모리(904)로 로드할 수 있다. 그리고, 프로세서(902)는 메모리(904)로부터의 명령어를 내부 레지스터 또는 내부 캐시에 로드할 수 있다. 명령어를 실행하기 위해, 프로세서(902)는 내부 레지스터 또는 내부 캐시로부터 명령어를 검색하고 이를 디코딩할 수 있다. 명령어의 실행 동안 또는 실행 후에, 프로세서(902)는 1개 이상의 결과(중간 또는 최종 결과일 수 있음)를 내부 레지스터 또는 내부 캐시에 기입할 수 있다. 그 후, 프로세서(902)는 1개 이상의 이러한 결과를 메모리(904)에 기입할 수 있다. 특정 실시형태들에서, 프로세서(902)는 [저장장치(906) 또는 다른 곳이 아니라] 1개 이상의 내부 레지스터들 또는 내부 캐시들 내의 또는 메모리(904) 내의 명령들만을 실행하고, [저장장치(906) 또는 다른 곳이 아니라] 1개 이상의 내부 레지스터들 또는 내부 캐시들 내의 또는 메모리(904) 내의 데이터만을 조작한다. 1개 이상의 메모리 버스들(각각 어드레스 버스 및 데이터 버스를 포함할 수 있음)이 프로세서(902)를 메모리(904)에 연결할 수 있다. 버스(912)는 아래 기재한 바와 같이 1개 이상의 메모리 버스를 포함할 수 있다. 특정 실시형태들에서, 1개 이상의 메모리 관리 유닛들(MMU들)이 프로세서(902)와 메모리(904) 사이에 상주하고, 프로세서(902)에 의해 요청된 메모리(904)로의 액세스들을 용이하게 한다. 특정 실시형태에서, 메모리(904)는 RAM(random access memory)을 포함한다. 이 RAM은, 적절한 경우, 휘발성 메모리일 수 있다. 적절한 경우, 이 RAM은 DRAM(dynamic RAM) 또는 SRAM(static RAM)일 수 있다. 더욱이, 적절한 경우, 이 RAM은 단일 포트 또는 다중 포트 RAM일 수 있다. 본 개시물은 임의의 적절한 RAM을 고려한다. 적절한 경우, 메모리(904)는 1개 이상의 메모리(904)를 포함할 수 있다. 본 개시물이 특정 메모리를 설명하며 예시하고 있지만, 본 개시물은 임의의 적당한 메모리를 고려한다.

특정 실시형태에서, 저장장치(906)는 데이터 또는 명령어를 위한 대용량 저장장치를 포함한다. 일례로서 제한 없이, 저장장치(906)는 하드 디스크 드라이브(HDD), 플로피 디스크 드라이브, 플래시 메모리, 광디스크, 광자기 디스크, 자기테이프, 또는 USB(Universal Serial Bus) 장치 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함할 수 있다. 적절한 경우, 저장장치(906)는 이동식 또는 비이동식(또는 고정형) 매체를 포함할 수 있다. 저장장치(906)는 적절한 경우에 컴퓨터 시스템(900)의 내부 또는 외부에 존재할 수 있다. 특정 실시형태에서, 저장장치(906)는 비휘발성 고상 메모리이다. 특정 실시형태들에서, 저장장치(906)는 판독 전용 메모리(ROM)를 포함한다. 적절한 경우, 이 ROM은 마스크-프로그램 ROM, PROM(programmable ROM), EPROM(erasable PROM), EEPROM(electrically erasable PROM), EAROM(electrically alterable ROM), 또는 플래시 메모리 또는 이들 중 2개 이상의 조합일 수 있다. 본 개시물은 임의의 적합한 물리적 형태를 취하는 대용량 저장장치(906)를 고려한다. 저장장치(906)는 적절한 경우 프로세서(902)와 저장장치(906)와의 사이의 통신을 용이하게 하는 1개 이상의 저장장치 제어 유닛을 포함할 수 있다. 적절한 경우에, 저장장치(906)는 1개 이상의 저장장치(906)를 포함할 수 있다. 본 개시물이 특정 저장장치를 설명하며 예시하고 있지만, 본 개시물은 임의의 적당한 저장장치를 고려한다.

특정 실시형태에서, I/O 인터페이스(908)는 컴퓨터 시스템(900)과 1개 이상의 I/O 장치 사이의 통신을 위한 1개 이상의 인터페이스를 제공하는, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들 양자 모두를 포함한다. 컴퓨터 시스템(900)은 적절한 경우 이들 I/O 장치의 1개 이상을 포함할 수 있다. 이들 I/O 장치 중 1개 이상은 사람과 컴퓨터 시스템(900) 사이의 통신을 가능하게 할 수 있다. 예로서 제한 없이, I/O 장치는 키보드, 키패드, 마이크, 모니터, 마우스, 프린터, 스캐너, 스피커, 스틸 카메라, 스타일러스, 태블릿, 터치스크린, 트랙볼, 비디오 카메라, 다른 적당한 I/O 장치 또는 이들 중 2개 이상의 조합을 포함할 수 있다. I/O 장치는 1개 이상의 센서를 포함할 수 있다. 본 개시물은 임의의 적합한 I/O 장치들 및 이들을 위한 임의의 적합한 I/O 인터페이스들(908)을 고려한다. 적절한 경우, I/O 인터페이스(908)는 프로세서(902)가 이들 I/O 장치 중 1개 이상을 구동할 수 있게 해주는 1개 이상의 장치 또는 소프트웨어 드라이버를 포함할 수 있다. 적절한 경우, I/O 인터페이스(908)는 하나의 또는 그 이상의 I/O 인터페이스들(908)을 포함할 수 있다. 본 개시물이 특정 I/O 인터페이스를 설명하며 예시하고 있지만, 본 개시물은 임의의 적당한 I/O 인터페이스를 고려한다.

특정 실시형태들에서, 통신 인터페이스(910)는 컴퓨터 시스템(900)과 1개 이상의 다른 컴퓨터 시스템들(900) 또는 1개 이상의 네트워크들 간의 통신(예를 들어, 패킷-기반 통신 등)을 위한 1개 이상의 인터페이스들을 제공하는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 둘 다를 포함한다. 예로서 제한 없이, 통신 인터페이스(910)는 이더넷 또는 다른 유선-기반 네트워크와 통신하기 위한 NIC(network interface controller) 또는 네트워크 어댑터 또는 Wi-Fi 네트워크 등의 무선 네트워크와 통신하기 위한 WNIC(wireless NIC) 또는 무선 어댑터를 포함할 수 있다. 본 개시물은 임의의 적절한 네트워크 및 이를 위한 임의의 적절한 통신 인터페이스(910)를 고려한다. 일례로서 제한 없이, 컴퓨터 시스템(900)은 애드 혹 네트워크, 개인 영역 네트워크(PAN), 근거리 통신망(LAN), 광역 통신망(WAN), 대도시 통신망(MAN), 또는 인터넷의 1개 이상의 부분들, 또는 이들 중 2개 이상의 조합과 통신할 수 있다. 이들 네트워크 중 1개 이상의 네트워크의 1개 이상의 부분이 유선 또는 무선일 수 있다. 일례로서, 컴퓨터 시스템(900)은 무선 PAN(WPAN)(예를 들어, BLUETOOTH WPAN 등), WI-FI 네트워크, WI-MAX 네트워크, 셀룰러 폰 네트워크(예를 들어, GSM(Global System for Mobile Communications) 네트워크), 또는 다른 적합한 무선 네트워크 또는 이들 중 2개 이상의 네트워크들의 조합과 통신할 수 있다. 컴퓨터 시스템(900)은 적절한 경우 이 네트워크 중 임의의 것을 위한 임의의 적절한 통신 인터페이스(910)를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(910)는 적절한 경우 1개 이상의 통신 인터페이스(910)를 포함할 수 있다. 본 개시물이 특정의 통신 인터페이스를 설명하며 예시하고 있지만, 본 개시물은 임의의 적당한 통신 인터페이스를 생각하고 있다.

특정 실시형태에서, 버스(912)는 컴퓨터 시스템(900)의 구성 요소들을 서로 연결하는 하드웨어, 소프트웨어 또는 양자 모두를 포함한다. 일례로서 제한 없이, 버스(912)는 AGP(Accelerated Graphics Port) 또는 다른 그래픽 버스, EISA(Enhanced Industry Standard Architecture) 버스, FSB(front-side bus), HYPERTRANSPORT(HT) 인터커넥트, ISA(Industry Standard Architecture) 버스, INFINIBAND 인터커넥트, LPC(low-pin-count) 버스, 메모리 버스, MCA(Micro Channel Architecture) 버스, PCI(Peripheral Component Interconnect) 버스, PCIe(PCI-Express) 버스, SATA(serial advanced technology attachment) 버스, VLB(Video Electronics Standards Association local) 버스, 또는 다른 적합한 버스 또는 이들 중 2개 이상의 버스들의 조합을 포함할 수 있다. 적절한 경우, 버스(912)는 1개 이상의 버스(912)를 포함할 수 있다. 본 개시물이 특정 버스를 설명하며 예시하고 있지만, 본 개시물은 임의의 적당한 버스 또는 상호연결부를 생각하고 있다.

본원에서, 컴퓨터 판독가능 비일시적 저장 매체 또는 매체들은 적절한 경우 1개 이상의 반도체-기판 또는 다른 집적 회로(IC)[예를 들어, 필드-프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 응용 주문형 IC(ASIC)], 하드 디스크 드라이브(HDD), 하이브리드 하드 드라이브(HHD), 광 디스크, 광 디스크 드라이브(ODD), 광자기 디스크, 광자기 드라이브, 플로피 디스켓, 플로피 디스크 드라이브(FDD), 자기 테이프, 솔리드-스테이트 드라이브(SSD), RAM-드라이브, 보안 디지털 카드 또는 드라이브, 임의의 다른 적당한 컴퓨터 판독가능 비일시적 저장 매체, 또는 이들 중 2개 이상의 임의의 적당한 조합을 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 비일시적 저장 매체는, 적절한 경우, 휘발성, 비휘발성, 또는 휘발성 및 비휘발성의 조합일 수 있다.

본원에서, "또는"은, 명백히 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥상 달리 언급되지 않는 한, 배타적이 아니라 포함적이다. 따라서, 본원에서, "A 또는 B"는, 명백히 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥상 달리 언급되지 않는 한, "A, B 또는 둘 다"를 의미한다. 더욱이, "및"은, 명백히 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥상 달리 언급되지 않는 한, 공동(joint) 및 단독(several) 둘 다이다. 따라서, 본원에서, "A 및 B"는, 명백히 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥상 달리 언급되지 않는 한, "공동으로 또는 단독으로 A 및 B"를 의미한다.

본 개시물의 범위는 통상의 기술자가 이해할 본 명세서에서의 예시적인 실시예에 대한 모든 변화, 치환, 변형, 변경, 및 수정을 포함한다. 본 개시물의 범위는 본원에서 설명되거나 도시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않는다. 또한, 본 개시물은 특정 구성요소, 요소, 기능, 동작, 또는 단계를 포함하는 것으로서 본원의 각각의 실시형태를 설명하고 도시하고 있지만, 이들 실시형태 중 어떤 것은 통상의 기술자가 이해할 본원의 임의의 곳에서 설명되거나 도시된 구성요소, 요소, 기능, 동작, 또는 단계 중 임의의 것의 임의의 조합 또는 치환을 포함할 수 있다. 더욱이, 특정의 기능을 수행하는 데 적합하게 되어 있는, 그 기능을 수행하도록 배열되어 있는, 그 기능을 수행할 수 있는, 그 기능을 수행하도록 구성되어 있는, 그 기능을 수행할 수 있게 하는, 그 기능을 수행하도록 동작 가능한 또는 그 기능을 수행하도록 작용하는 장치 또는 시스템 또는 장치 또는 시스템의 구성요소에 대한 첨부된 특허청구범위에서의 언급은, 그 장치, 시스템 또는 구성요소가 그렇게 적합하게 되어 있고, 배열되어 있고, 가능하게 하고, 구성되고, 수행할 수 있게 하고, 동작가능하고, 작용하는 한, 장치, 시스템, 구성요소 또는 그 특정의 기능이 활성화되거나 켜지거나, 또는 잠금 해제되어 있는지의 여부에 관계 없이 그 장치, 시스템, 구성요소를 포함한다.

Claims

봉입 시스템이며,
엔클로저로서,
제1 단부 및 제1 단부의 반대측에 있는 제2 단부, 및
엔클로저의 제1 단부와 제2 단부와의 사이에서 실질적으로 등거리에 있는 중간점을 포함하는, 엔클로저,
엔클로저 내부에 부유되고 엔클로저의 중심축에 동축인 2개의 내부 자기 코일로서, 2개의 내부 자기 코일은 각각 환상 형상을 갖는, 2개의 내부 자기 코일,
엔클로저의 중심축에 동축인 복수의 캡슐화 자기 코일로서, 캡슐화 자기 코일은 내부 자기 코일보다 큰 직경을 갖는, 복수의 캡슐화 자기 코일,
엔클로저의 중심축에 동축이고 엔클로저의 중간점에 위치되는 중심 자기 코일,
엔클로저에 연결되는 1개 이상의 열 주입기, 및
엔클로저의 중심축에 동축인 2개의 미러 자기 코일을 포함하고,
내부 자기 코일, 캡슐화 자기 코일, 중심 자기 코일 및 미러 자기 코일은, 전류가 공급될 때, 엔클로저 내의 자화된 외장(sheath) 내에 플라즈마를 봉입하기 위한 자기장을 형성하도록 동작가능하고,
자화된 외장은 엔클로저 내에 형성된 인접한 커스프의 에지들 사이에서 플라즈마의 재순환을 허용하도록 구성되고,
1개 이상의 열 주입기의 각각은 자화된 외장을 통해 중성 입자의 빔을 엔클로저 안으로 주입하도록 동작가능하고,
중심 자기 코일은 엔클로저 내부의 외측에 배치되는, 봉입 시스템.
제1항에 있어서, 1개 이상의 열 주입기 중 적어도 1개는 엔클로저의 중심축에 대해 실질적으로 수직으로 정렬되는, 봉입 시스템.
제2항에 있어서, 엔클로저의 중심축에 대해 실질적으로 수직으로 정렬되는 1개 이상의 열 주입기 중 적어도 1개는 중성 입자의 원형-형상 빔을 엔클로저 안으로 주입하도록 동작가능한, 봉입 시스템.
제1항에 있어서, 1개 이상의 열 주입기 중 적어도 1개는 중심축으로부터 90도 차이나는 각도로 정렬되고, 중성 입자의 타원-형상 빔을 엔클로저 안으로 주입하도록 동작가능한, 봉입 시스템.
제1항에 있어서, 1개 이상의 열 주입기는 중성 입자의 빔을 엔클로저 내의 초점을 향해 집중시키도록 동작가능한, 봉입 시스템.
제1항에 있어서, 1개 이상의 열 주입기의 정렬, 중성 입자의 빔의 형상, 및 1개 이상의 열 주입기에 의해 주입되는 중성 입자의 빔의 빔 에너지 중 1개 이상에 기초하여, 1개 이상의 열 주입기는 중성 입자의 빔이 엔클로저 내에서 전파됨에 따라 그 빔이 발산하게 하도록 동작가능한, 봉입 시스템.
봉입 시스템이며,
엔클로저 내부에 부유되는 2개의 내부 자기 코일,
2개의 내부 자기 코일과 동축이고 엔클로저의 중간점에 위치되는 중심 자기 코일,
내부 자기 코일과 동축인 복수의 캡슐화 자기 코일로서, 캡슐화 자기 코일은 활성화될 때, 엔클로저 내의 플라즈마가 팽창하는 것을 방지하는 엔클로저 내의 자화된 외장을 유지시킴으로써 융합 반응기의 자기유체역학(MHD) 안정성을 보존하도록 동작가능하고, 자화된 외장은 엔클로저 내에 형성된 인접한 커스프의 에지들 사이에서 플라즈마의 재순환을 허용하도록 구성되는, 복수의 캡슐화 자기 코일,
내부 자기 코일과 동축인 2개의 미러 자기 코일, 및
중성 입자의 빔을 자화된 외장을 통해 엔클로저의 중심을 향해 주입하도록 동작가능한 1개 이상의 열 주입기를 포함하고,
중심 자기 코일은 엔클로저 내부의 외측에 배치되는, 봉입 시스템.
제7항에 있어서, 1개 이상의 열 주입기 중 적어도 1개는 엔클로저의 중심축에 대해 실질적으로 수직인, 봉입 시스템.
제8항에 있어서, 중심축에 대해 실질적으로 수직으로 정렬되는 1개 이상의 열 주입기 중 적어도 1개는 중성 입자의 원형-형상 빔을 엔클로저 안으로 주입하도록 동작가능한, 봉입 시스템.
제7항에 있어서, 1개 이상의 열 주입기 중 적어도 1개는 엔클로저의 중심축으로부터 90도 차이나는 각도로 정렬되고, 중성 입자의 타원-형상 빔을 엔클로저 안으로 주입하도록 동작가능한, 봉입 시스템.
제7항에 있어서, 1개 이상의 열 주입기는 중성 입자의 빔을 엔클로저 내의 초점을 향해 집중시키도록 동작가능한, 봉입 시스템.
제7항에 있어서, 1개 이상의 열 주입기의 정렬, 중성 입자의 빔의 형상, 및 1개 이상의 열 주입기에 의해 주입되는 중성 입자의 빔의 빔 에너지 중 1개 이상에 기초하여, 1개 이상의 열 주입기는 중성 입자의 빔이 엔클로저 내에서 전파됨에 따라 그 빔이 발산하게 하도록 동작가능한, 봉입 시스템.
엔클로저 내부에 부유되는 2개의 내부 자기 코일을 활성화시키는 단계,
2개의 내부 자기 코일과 동축이고 엔클로저의 중간점에 위치되는 중심 자기 코일을 활성화시키는 단계,
내부 자기 코일과 동축인 복수의 캡슐화 자기 코일을 활성화시키는 단계로서, 캡슐화 자기 코일은 활성화될 때 엔클로저 내의 플라즈마가 팽창하는 것을 방지하는 엔클로저 내의 자화된 외장을 유지시킴으로써 융합 반응기의 자기유체역학(MHD) 안정성을 보존하도록 동작가능하고, 자화된 외장은 엔클로저 내에 형성된 인접한 커스프의 에지들 사이에서 플라즈마의 재순환을 허용하도록 구성되는, 복수의 캡슐화 자기 코일을 활성화시키는 단계,
내부 자기 코일과 동축인 2개의 미러 자기 코일을 활성화시키는 단계, 및
중성 입자의 빔을 엔클로저의 중심을 향해 주입하는 단계를 포함하고
중심 자기 코일은 엔클로저 내부의 외측에 배치되는, 방법.
제13항에 있어서, 중성 입자의 빔을 엔클로저의 중심을 향해 주입하는 단계는 자화된 외장 내에 봉입되는 플라즈마의 평균 에너지를 증가시키는, 방법.
제13항에 있어서, 중성 입자의 빔을 엔클로저의 중심을 향해 주입하는 단계는 엔클로저 내에 완전히 이온화된 플라즈마를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
제15항에 있어서, 중성 입자의 빔을 엔클로저의 중심을 향해 주입하는 단계는 적어도 부분적으로 이온화된 플라즈마를 주입하는 단계를 포함하는, 방법.
제15항에 있어서, 중성 입자의 빔은 듀테륨 입자를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 2개의 미러 자기 코일은 중심 자기 코일의 반대측들에 배치되는 제1 미러 자기 코일 및 제2 미러 자기 코일을 포함하는, 봉입 시스템.
제1항에 있어서,
중심 자기 코일을 통해 제1 방향으로 흐르는 제1 전류를 공급하도록 구성되는, 중심 코일 시스템,
2개의 내부 자기 코일의 각각을 통해 제2 방향으로 흐르는 제2 전류를 공급하도록 구성되는, 내부 코일 시스템,
복수의 캡슐화 자기 코일의 각각을 통해 제1 방향으로 흐르는 제3 전류를 공급하도록 구성되는, 캡슐화 코일 시스템, 및
2개의 미러 자기 코일의 각각을 통해 제1 방향으로 흐르는 제4 전류를 공급하도록 구성되는, 미러 코일 시스템을 더 포함하는, 봉입 시스템.
제1항에 있어서, 2개의 내부 자기 코일의 각각은 내부 자기 코일을 둘러싸는 적어도 제1 실드를 포함하고, 2개의 내부 자기 코일의 각각은 적어도 1개의 지지체에 의해 엔클로저 내에 부유되는, 봉입 시스템.