RU2109352C1 - Способ осуществления реакции термоядерного синтеза - Google Patents
Способ осуществления реакции термоядерного синтеза Download PDFInfo
- Publication number
- RU2109352C1 RU2109352C1 RU95103654A RU95103654A RU2109352C1 RU 2109352 C1 RU2109352 C1 RU 2109352C1 RU 95103654 A RU95103654 A RU 95103654A RU 95103654 A RU95103654 A RU 95103654A RU 2109352 C1 RU2109352 C1 RU 2109352C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- particles
- virtual
- deuterons
- beams
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Способ осуществления реакции термоядерного синтеза заключается в том, что в реакторную камеру инжектируют пучки ускоренных частиц-реагентов таким образом, чтобы внутри камеры сформировался один или несколько виртуальных эмиттеров. 1 ил.
Description
Изобретение относится к термоядерной энергетике и технике мощных источников нейтронного излучения.
Известен способ осуществления реакции термоядерного синтеза в камере термоядерного реактора, основанный на инжекции пучков ускоренных положительных ионов дейтерия и трития в камеру [1]. В этом способе кулоновское отталкивание частиц друг от друга на стадии транспортировки пучков к камере не позволяет получать большие концентрации частиц-реагентов, особенно при тех энергиях ускорения, о которых говорится в [1] (13 - 14 эВ), следовательно, такой способ является энергетически малоэффективным.
Наиболее близок к предлагаемому решению способ осуществления реакции термоядерного синтеза в камере термоядерного реактора, в котором в камеру с магнитным полем инжектируют пучки ускоренных дейтронов и тритонов [2]. В этом способе заряженные частицы, двигаясь в магнитном поле, которое находится внутри камеры, описывают замкнутые траектории, причем конфигурация магнитного поля выбрана так, что существуют точки сгущения траекторий, в которых происходят термоядерные реакции. В этом способе кулоновское отталкивание также не позволяет получать большие концентрации дейтронов и тритонов (суммарный ток не более 10-3А).
Так как в способах [1, 2] не удается получать высокую концентрацию частиц-реагентов, то термоядерные реакторы, основанные на этих способах энергетически невыгодны. В связи с этим, технической задачей становится повышение концентрации частиц реагентов, как на стадиях транспортировки и инжекции в камеру, так и в реакционной зоне.
Техническим результатом в предлагаемом способе является повышение концентрации частиц реагентов в зоне инжекции и в реакционной зоне камеры термоядерного реактора.
Данный технический результат достигается тем, что способ осуществления реакции термоядерного синтеза в камере термоядерного реактора, при котором в камеру инжектируют по меньшей мере один не скомпенсированный по заряду пучок ускоренных частиц-реагентов, заключается в том, что эту инжекцию производят таким образом, чтобы суммарный ток инжекции превышал предельный ток. Если же пучки частиц-реагентов состоят из частиц разных сортов, то соотношение парциальных токов должно обеспечить совмещение образовавшихся виртуальных эмиттеров.
Известно, что при инжекции ускоренного пучка заряженных частиц в эквипотенциальную полость, когда ток инжекции превышает некоторое предельное значение (зависящее от энергии частиц, их массы, а также от геометрии камеры), внутри камеры формируется зона повышенной концентрации частиц, называемая виртуальным эмиттером (для отрицательно заряженных частиц - виртуальный катод, для положительно заряженных - виртуальный анод) и фактически являющаяся местом их торможения и разворота [3]. Виртуальный эмиттер характеризуется предельно возможной концентрацией (в гидродинамическом приближении - бесконечной) и высокой температурой [4], причем именно кулоновское отталкивание частиц способствует его формированию.
Предельное значение тока, например, для дейтронов и для тритонов выше в md,t/me раз предельного тока для электронов при одной и той же энергии ускорения и прочих равных условиях и, например, для энергии дейтронов примерно 1 МэВ составляет примерно 1 МА (здесь md - масса дейтрона, mt - масса тритона, me - масса электрона). Такие параметры ионного пучка при настоящем уровне развития ускорительной техники вполне достижимы. Например, именно при таких параметрах пучка положительно заряженных ионов было экспериментально реализовано состояние с виртуальным анодом [5]. При этом "очистку" ионного пучка от нейтрализующего и препятствующего образованию виртуального анода электронного фона, как и в [5], можно осуществить наложением магнитного поля, силовые линии которого перпендикулярны направлению распространения ионного пучка и величина которого достаточна, чтобы завернуть электронные траектории в сторону, но не достаточна, чтобы возмущать ионные траектории.
Известно, что реакция синтеза дейтронов с тритонами энергетически наиболее выгодна, поэтому целесообразно осуществление такого варианта предлагаемого способа, в котором осуществляют инжекцию пучка частиц-реагентов двух сортов, дейтронов и тритонов. В общем случае в пучке могут образоваться два виртуальных эмиттера. Для увеличения энергетического выхода реакции здесь необходимо совмещение обоих виртуальных эмиттеров путем подбора парциальных дейтронного и тритонного токов.
Рассмотрим пример реализации этого варианта предлагаемого способа при помощи устройства, изображенного на чертеже.
Это устройство содержит эмиттер положительно заряженных дейтронов и тритонов 1, источник напряжения 2, изолятор 3, полый заземленный катод 4, реакторную камеру 5, систему соленоидов 6. Эмиттер 1, изолятор 3, катод 4 совместно с камерой 5 ограничивают вакуумный объем устройства, в котором поддерживается давление 10-5 Тор.
Способ осуществляется следующим образом. Перед началом импульса возбуждают магнитное поле в системе пропусканием тока через обмотки соленоидов 6. Затем прикладывают импульс высокого ускоряющего напряжения положительной полярности от источника напряжения 2 через изолятор 3 на эмиттер 4 дейтронов и тритонов. При этом под действием этого напряжения эмиттер 1 испускает дейтроны и тритоны, а катод 4 - электроны. Под действием магнитного поля 7 электроны разворачиваются, образуя виртуальные катоды 8 и 9, и покидают эмиттер-катодный промежуток, чем обеспечивается "очистка" ионных пучков от электронного фона, тогда как дейтроны и тритоны пронизывают этот промежуток и попадают в реакторную камеру 5. Подбором геометрии камеры 5 можно добиться условий формирования виртуальных дейтронного и тритонного анодов, а их совмещение достигается при обеспечении заданного соотношения для плотностей токов дейтронного и тритонного пучков в плоскости инжекции: jd/jt= (md/mt)1/2. Совмещенные виртуальные аноды 10 показаны на чертеже.
Таким образом, при реализации предлагаемого способа достигается увеличение концентрации взаимодействующих частиц в зоне инжекции (инжекция сверхпредельных токов) и в реакционной зоне (совмещение виртуальных эмиттеров), что повышает эффективность термоядерного синтеза.
Возможны несколько вариантов осуществления предлагаемого способа. Если инжектировать в реакторную камеру нескомпенсированный по заряду пучок частиц-реагентов одного сорта, например, дейтронов, то, если ток инжекции превышает предельный ток, в реакторной камере образуется виртуальный эмиттер, в котором идут термоядерные реакции синтеза, при этом частицы-реагенты могут быть как положительными ионами, так и отрицательными. Кроме того, можно инжектировать два и более пучков, при этом не обязательно добиваться возникновения виртуальных эмиттеров у всех пучков. Также возможны ситуации, когда в одном пучке содержатся частицы-реагенты разных сортов, например, дейтроны и тритоны, или когда в разных пучках содержатся частицы-реагенты разных сортов.
Источники информации.
1. Родимов Б. Н. Способ получения атомной энергии и устройство для его осуществления- авт.св. СССР N17359909, G 21 B 1/00, БИ N19, 1992.
2. Maglic B.C. Blevett J.P. Colleraine A.P. Harrison W.C. Fusvon Reactions in Seef-Colliding Orbits.-Phys Rev. Lett, 1971, v. 27, N14, p. 909-912.
3. Миллер Р. Введение в физику сильноточных пучков заряженных частиц.- М.: Мир, 1984.
4. Селемир В. Д. , Дубинов А.Е., Приходько И.Г. Динамика термолизации электронного потока в камере дрейфа виркатора.- Вопросы атомной науки и техники. Серия: теоретическая и прикладная физика, 1993, N1, с. 22-24.
5. Miyamoto S., Yasuike K. Shirai N, Imasaki K., Yamanaka C., Nakai S. Intense Light Ion Beam in Single and Two Stage Dioles/- IEEE Tpahs. Plasma Sc., 1993 v. 21, N5, p.567-572.
Claims (1)
- Способ осуществления реакции термоядерного синтеза в камере термоядерного реактора, при котором в камеру инжектируют по меньшей мере один не скомпенсированный по заряду пучок ускоренных частиц-реагентов, отличающийся тем, что эту инжекцию производят при суммарном токе инжекции, обеспечивающем образование по меньшей мере одного виртуального эмиттера в камере реактора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95103654A RU2109352C1 (ru) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | Способ осуществления реакции термоядерного синтеза |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95103654A RU2109352C1 (ru) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | Способ осуществления реакции термоядерного синтеза |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2109352C1 true RU2109352C1 (ru) | 1998-04-20 |
RU95103654A RU95103654A (ru) | 1998-06-10 |
Family
ID=20165619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95103654A RU2109352C1 (ru) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | Способ осуществления реакции термоядерного синтеза |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2109352C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021222039A1 (en) * | 2020-04-23 | 2021-11-04 | Tsiper Evgueni | Nuclear fusion device and method |
-
1995
- 1995-03-14 RU RU95103654A patent/RU2109352C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Maglic B.C. etal. Phys. Rev. Lett, 1971, v. 27, N 14, p. 909 - 912. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021222039A1 (en) * | 2020-04-23 | 2021-11-04 | Tsiper Evgueni | Nuclear fusion device and method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hemsworth et al. | Positive and negative ion sources for magnetic fusion | |
Green | Intense ion beams | |
Prelec et al. | Formation of negative hydrogen ions in direct extraction sources | |
US5859428A (en) | Beam generator | |
Moehs et al. | Negative hydrogen ion sources for accelerators | |
Dudnikov | Development and applications of negative ion sources | |
Deutch et al. | Antihydrogen production by positronium-antiproton collisions in an ion trap | |
US4377773A (en) | Negative ion source with hollow cathode discharge plasma | |
US20110158369A1 (en) | Cellular, electron cooled storage ring system and method for fusion power generation | |
Dimov | Use of hydrogen negative ions in particle accelerators | |
RU2109352C1 (ru) | Способ осуществления реакции термоядерного синтеза | |
Hamilton et al. | Physics and applications of charged particle beam sources | |
US3209269A (en) | Linear accelerators of tandem type | |
Kester et al. | Fission fragment accelerators for the Grenoble and Munich high flux reactors | |
Dubniuk et al. | Radiation complex on the basis of helium ions linac | |
Hubbard | Heavy-Ion Accelerators | |
CN212992669U (zh) | 超强激光驱动微通道靶产生涡旋伽马光子束的系统 | |
Ravn | Sources for production of radioactive ion-beams | |
RU2467526C1 (ru) | Импульсная ускорительная нейтронная трубка | |
Inoue et al. | Recent progress on high power negative ion sources at JAERI | |
RU2237297C2 (ru) | Способ осуществления реакций термоядерного синтеза | |
Alton | Ionization phenomena and sources of negative ions | |
LOFGREN | SYMPOSIUM ON THE LAWRENCE RADIATION LABORATORY BY INVITATION OF THE COMMITTEE ON ARRANGEMENTS FOR THE AUTUMN | |
Reiser | Recent advances in collective ion accelerators | |
Sluyters | Negative hydrogen sources for beam currents between one milliampere and one ampere |