RU77486U1 - Inertial Thermonuclear Fusion Reactor Chamber - Google Patents
Inertial Thermonuclear Fusion Reactor Chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU77486U1 RU77486U1 RU2008120882/22U RU2008120882U RU77486U1 RU 77486 U1 RU77486 U1 RU 77486U1 RU 2008120882/22 U RU2008120882/22 U RU 2008120882/22U RU 2008120882 U RU2008120882 U RU 2008120882U RU 77486 U1 RU77486 U1 RU 77486U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- chamber
- reactor
- coolant
- fusion reactor
- 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
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Динамический способ защиты и камера реактора инерционного термоядерного синтеза.A dynamic method of protection and an inertial fusion reactor chamber.
Полезная модель относится к термоядерной энергетике, и может быть использована для создания безопасной ядерной электроэнергетики нового типа.The utility model relates to thermonuclear energy, and can be used to create a new type of safe nuclear power industry.
Камера реактора инерционного термоядерного синтеза содержащая защиту реактора, бланкет, драйвер и инжектор мишеней, причем защита реактора выполнена в виде слоя теплоносителя с возможностью инжектирования в него мишени и инициации мишени излучением от драйвера.The chamber of the inertial fusion reactor containing reactor protection, a blanket, a driver and a target injector, the reactor protection being made in the form of a coolant layer with the possibility of injecting a target into it and initiating the target with radiation from the driver.
Description
Камера реактора инерционного термоядерного синтеза.Inertial thermonuclear fusion reactor chamber.
Область техникиTechnical field
Полезная модель относится к термоядерной энергетике, и может быть использована для создания безопасной ядерной электроэнергетики нового типа.The utility model relates to thermonuclear energy, and can be used to create a new type of safe nuclear power industry.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известны экспериментальные реакторы инерционного типа (Басов Н.Г. "Состояние, перспективы и проблемы Л.Т.С. в энергетике будущего", Природа, 1978 г., N6). В этих реакторах термоядерный синтез происходит в небольшом характерном объеме (100 мкм), при плотности 1025 ядер реагента в 1 см3. Реакция протекает за время 10-10 с. В результате происходит микротермоядерный взрыв с энерговыделением порядка 108 Дж. Энергию микротермоядерного взрыва можно преобразовать в электрическую.Inertial-type experimental reactors are known (N. Basov, “The State, Prospects and Problems of L.T.S. in the Energy of the Future,” Nature, 1978, N6). In these reactors, thermonuclear fusion occurs in a small characteristic volume (100 μm), at a density of 10 25 reactant nuclei in 1 cm 3 . The reaction proceeds in a time of 10 -10 s. As a result, a microthermonuclear explosion occurs with an energy release of the order of 10 8 J. The energy of a microthermonuclear explosion can be converted into electrical energy.
Известен также проект реактора HYLIFE-11, согласно которому камера реактора имеет диаметр 8 метров и высоту 20 метров. Для поглощения энергии взрыва используется жидкая завеса из расплавленной соли Li2BeF4, окружающая область, куда вбрасываются мишени. Жидкая завеса служит также для смывания остатков мишеней и демпфирования давления взрывов, сила которых эквивалентна 20-200 кг в тротиловом эквиваленте. Расход жидкого теплоносителя составляет 50 м3/с. Предусмотрена жидкая шторка, открывающаяся синхронизировано с подачей мишени с частотой около 5 Гц для пропускания пучка тяжелых ионов. Точность подачи мишени составляет доли миллиметра. Известен также проект реактора для инерциального термоядерного синтеза на тяжелых ионах имеющий коаксиально-цилиндрическую конструкцию. С целью обеспечения достаточно быстрой конденсации паров область камеры разделена на две части: первая - относительно небольшая, в которой происходит собственно микровзрыв (взрывная секция), и объемный поддон, в котором ионизованный пар конденсируется на распыляемых струях теплоносителя (1-Ядерный синтез с инерционным удержанием.The HYLIFE-11 reactor design is also known, according to which the reactor chamber has a diameter of 8 meters and a height of 20 meters. To absorb the energy of the explosion, a liquid curtain of molten Li 2 BeF 4 salt is used, which surrounds the region where the targets are thrown. The liquid curtain also serves to wash away the remnants of targets and damp the pressure of explosions, the strength of which is equivalent to 20-200 kg of TNT. The flow rate of the liquid coolant is 50 m 3 / s. A liquid shutter is provided that opens in synchronization with the feed of the target with a frequency of about 5 Hz to transmit a beam of heavy ions. The accuracy of the feed target is a fraction of a millimeter. Also known is the design of a reactor for inertial thermonuclear fusion on heavy ions having a coaxial-cylindrical design. In order to ensure sufficiently rapid vapor condensation, the chamber region is divided into two parts: the first is relatively small, in which the microexplosion itself takes place (explosive section), and a volumetric tray in which the ionized vapor condenses on the sprayed coolant jets (1-Nuclear fusion with inertial retention .
Современное состояние и перспективы для энергетики. - под редакцией Шаркова Б.Ю. Москва. Физматлит. 2005. - С.264.).Current status and prospects for energy. - edited by Sharkov B.Yu. Moscow. Fizmatlit. 2005. - P.264.).
Среди методов защиты первой стенки рассматриваются два подхода: покрытие пористой поверхности стенки жидкой пленкой теплоносителя и струйный жидкий бланкет, внутри которого создается динамическая полость для организации микровзрыва. Известны конструкции реакторов со смоченной первой стенкой. В данном типе реакторов используется защита первой стенки жидкой пленкой теплоносителя. Защитная пленка создается на пористой поверхности первой стенки за счет перепада давления в подводящих каналах и полости камеры реактора. Выделение энергии нейтронов происходит в бланкете с проточным теплоносителем. Пленочная защита рассматривалась в проектах реакторов ИТИС ГНЦ РФ ИТЭФ, HIBALL-II, LIBRA (1).Among the methods of protecting the first wall, two approaches are considered: coating the porous wall surface with a liquid coolant film and an inkjet liquid blanket, inside of which a dynamic cavity is created for organizing microexplosion. Known designs of reactors with a wetted first wall. This type of reactor uses the protection of the first wall with a liquid film of the coolant. A protective film is created on the porous surface of the first wall due to the pressure drop in the supply channels and the cavity of the reactor chamber. Neutron energy is released in a blanket with flowing coolant. Film protection was considered in the ITIS reactor designs of the State Scientific Center of the Russian Federation ITEP, HIBALL-II, LIBRA (1).
Пленочная защита на жесткой пористой стенке используется в проекте PROMETHEUS-H. Первая стенка выполнена из SiC, жидкая пленка - свинец. Полость камеры имеет цилиндрическую геометрию с полусферическими верхом и низом. Бланкет имеет модульную конструкцию, охлаждаемую гелием (1).Film protection on a rigid porous wall is used in the PROMETHEUS-H project. The first wall is made of SiC, the liquid film is lead. The chamber cavity has a cylindrical geometry with hemispherical top and bottom. The blanket has a modular design cooled by helium (1).
В проекте HYLIFE-II бланкетом служит динамические струйные структуры, образующие объем жидкости с внутренней полостью. Стенки жидкого объема имеют толщину, достаточную для поглощения нейтронов. В полости отсутствуют микрокапли, препятствующие транспорту пучка к центру полости, где происходит микровзрыв мишени. Проблемами являются - защита большого количества сопел и динамике образования полости из множества нестационарных струй. Недостатком реактора с жидким бланкетом является малый перепад температур теплоносителя и, соответственно, большой расход теплоносителя в реакторе (1).In the HYLIFE-II project, dynamic inkjet structures are used as a blanket, forming a volume of liquid with an internal cavity. The walls of the liquid volume have a thickness sufficient to absorb neutrons. There are no microdrops in the cavity that impede the transport of the beam to the center of the cavity where the microexplosion of the target occurs. The problems are - the protection of a large number of nozzles and the dynamics of the formation of a cavity from many unsteady jets. The disadvantage of a reactor with a liquid blanket is a small temperature difference in the coolant and, accordingly, a large flow rate of the coolant in the reactor (1).
Камера реактора HIBALL-II имеет цилиндрическую геометрию (см. рис.4.3). Цилиндрическая часть бланкета образована из отдельных трубок с теплоносителем. Трубки изготовлены из пористого материала на основе SiC. Теплоноситель - эвтектика Li17Рb83 выдавливается на поверхность камеры, где образует жидкую пленку. Смоченная The HIBALL-II reactor chamber has a cylindrical geometry (see Fig. 4.3). The cylindrical part of the blanket is formed of separate tubes with a coolant. The tubes are made of porous material based on SiC. The heat carrier - the eutectic Li 17 Pb 83 is squeezed out onto the surface of the chamber, where it forms a liquid film. Moistened
поверхность труб имеет большую площадь, что способствует конденсации паров испарившейся в результате микровзрыва части пленки. Стекающий по стенкам теплоноситель собирается на дне цилиндрической камеры, образуя жидкий бланкет. Существенно проблематичным является конструктивное оформление бланкета в верхней крышке цилиндрической камеры. Здесь первая стенка изготовлена из пористого материала SiC, образующего радиальные фалды на конической поверхности крышки камеры. Несущая часть бланкета имеет коробчатую конструкцию с протоком теплоносителя (1).the surface of the pipes has a large area, which contributes to the condensation of the vapor of the film evaporated as a result of microexplosion. The coolant flowing along the walls is collected at the bottom of the cylindrical chamber, forming a liquid blanket. Significantly problematic is the design of the blank in the top cover of the cylindrical chamber. Here, the first wall is made of porous SiC material forming radial fords on the conical surface of the chamber lid. The supporting part of the blanket has a box-like design with a coolant duct (1).
Наиболее близким техническим решением является реактор ИТИС для инерциального термоядерного синтеза содержащий бланкет, представляющий собой систему нескольких вертикальных коаксиальных круговых цилиндров высотой 6 м. Радиус внутреннего цилиндра (собственно камеры) составляет 3 м, внешний радиус бланкета - 3,5 м. Первая стенка представляет собой пористую керамическую структуру SiC, через которую просачивается теплоноситель, образуя жидкую защитную пленку камеры. Каналы, по которым течет теплоноситель, выполнены из ванадиевого сплава. Реактор ИТС представляет собой прочную стальную камеру, окруженную бетонной радиационной защитой и содержащую на своей внутренней поверхности систему утилизации тепла термоядерного микровзрыва - бланкет.Стенки реактора имеют необходимое число отверстий для инжекции мишеней, ввода пучков, откачки газов, ввода и вывода теплоносителя (Ядерный синтез с инерционным удержанием. Современное состояние и перспективы для энергетики - под редакцией Шаркова Б.Ю. Москва. Физматлит.2005. -С.264.). Недостатками известных технических решений являются:The closest technical solution is the ITIS inertial fusion reactor containing blanket, which is a system of several vertical coaxial circular cylinders 6 m high. The radius of the inner cylinder (the chamber itself) is 3 m, the outer radius of the blanket is 3.5 m. The first wall is porous ceramic structure SiC, through which the coolant seeps, forming a liquid protective film of the chamber. The channels through which the coolant flows are made of vanadium alloy. The ITS reactor is a solid steel chamber surrounded by concrete radiation shielding and containing a thermonuclear microexplosion heat recovery system - a blanket on its inner surface. The walls of the reactor have the required number of holes for target injection, beam injection, gas pumping, and coolant inlet and outlet (Nuclear Fusion with inertial retention. The current state and prospects for energy - edited by Sharkov B.Yu. Moscow. Fizmatlit. 2005. -P.264.). The disadvantages of the known technical solutions are:
- Сложность и нетехнологичность конструкции;- The complexity and low-tech design;
- Низкая надежность и ресурс работы;- Low reliability and service life;
- Сложность организации подачи теплоносителя в камеру;- The complexity of organizing the supply of coolant into the chamber;
- Сложная эксплуатация;- Complex operation;
- Энергоемкость процесса;- The energy intensity of the process;
- Невозможность регулирования в широких пределах параметров защиты;- Impossibility of regulation over a wide range of protection parameters;
- Воздействие энергии микровзрыва на систему подачи теплоносителя в камеру реактора;- The impact of microexplosion energy on the coolant supply system to the reactor chamber;
- Большая масса и габариты.- Large mass and dimensions.
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
Целью полезной модели является создание надежного реактора для инерциального термоядерного синтеза. Техническое решение позволяет упростить конструкцию и улучшить эксплуатационные и энергетические характеристики реактора, а также дает возможность достичь высокой технологичности. Техническое решение дает также возможность в широких пределах регулировать параметры динамической защиты, а также надежно защитить выходные устройства - инжектора, сопла мишеней и ускорителей и т.п.The purpose of the utility model is to create a reliable reactor for inertial fusion. The technical solution allows to simplify the design and improve operational and energy characteristics of the reactor, and also makes it possible to achieve high adaptability. The technical solution also makes it possible to widely regulate the parameters of dynamic protection, as well as reliably protect the output devices - injectors, nozzles of targets and accelerators, etc.
Краткое описание фигур чертежейBrief Description of the Drawings
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид реактора, на фиг.2-5 показана динамика работы реактора.The utility model is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the reactor, Fig.2-5 shows the dynamics of the reactor.
ОписаниеDescription
Камера реактора для осуществления инерционного термоядерного синтеза содержит стенку реактора 1 (Фиг.1), бланкет (система утилизации тепла термоядерного микровзрыва) 2, драйвер 3, ускоритель мишеней (инжектор) 4 и мишень 5, насосы 6. Теплоноситель 7 подается и удаляется в камеру реактора при помощи насосов 6. Теплоноситель 7 представляет собой, например жидкометаллическую эвтектику Pb83Li17. Камера может быть соединена с вакуумным насосом (на рисунке не изображен). Драйвер может быть выполнен легко- или тяжелойонным, электронным или лазерным с системой фокусировки. Камера реактора связана с теплообменником (на рисунке не изображен) трубопроводами 8.The reactor chamber for carrying out inertial thermonuclear fusion contains the wall of the reactor 1 (Fig. 1), a blanket (heat recovery system for thermonuclear microexplosion) 2, driver 3, target accelerator (injector) 4 and target 5, pumps 6. Heat carrier 7 is supplied and removed to the chamber the reactor using pumps 6. The coolant 7 is, for example, a liquid metal eutectic Pb 83 Li 17 . The chamber can be connected to a vacuum pump (not shown in the figure). The driver can be made light or heavy, electronic or laser with a focusing system. The reactor chamber is connected to a heat exchanger (not shown in the figure) by pipelines 8.
Варианты осуществления полезной моделиUtility Model Embodiments
В соответствии с общей схемой инерционного термоядерного синтеза, DT-топливо помещается в мишень 5 (Фиг.1), при помощи инжектора 4 мишень 5 катапультируется в камеру реактора. При помощи насосов 6 In accordance with the general scheme of inertial thermonuclear fusion, DT fuel is placed in the target 5 (Figure 1), using the injector 4, the target 5 is ejected into the reactor chamber. By pumps 6
жидкий теплоноситель 7 подается в камеру реактора. Мишень 5 подлетает к поверхности теплоносителя 7 (Фиг.2) и входит в нее (Фиг.3). При вхождении мишени 5 в слой теплоносителя 7 образуется воронка, расположенная в донной части мишени 5. Воронка с течением времени смыкается.liquid heat carrier 7 is supplied to the reactor chamber. The target 5 flies up to the surface of the coolant 7 (Figure 2) and enters into it (Figure 3). When the target 5 enters the coolant layer 7, a funnel is formed located in the bottom of the target 5. The funnel closes over time.
Мишени 5 может быть придана гидродинамическая форма для осуществления гнобходимых характеристик образования воронки. При попадании мишени 5 в теплоноситель производят инициирование вещества мишени при помощи драйвера 3, например тяжелоионном излучением (Фиг.4). Мишень 5 подвергается сжатию до колоссальных плотностей. В момент наибольшего сжатия достигаются необходимые условия по плотности и температуре вещества начинает идти ядерная реакция синтеза с выделением энергии в виде нейтронов и α-частиц. В этот момент происходит микровзрыв (Фиг.5).Target 5 can be given a hydrodynamic shape for the implementation of the necessary characteristics of the formation of a funnel. When the target 5 enters the coolant, the target substance is initiated using the driver 3, for example, heavy-ion radiation (Figure 4). Target 5 is compressed to colossal densities. At the time of the greatest compression, the necessary conditions are reached for the density and temperature of the substance, a nuclear fusion reaction begins to take place with the release of energy in the form of neutrons and α particles. At this moment, microexplosion occurs (Figure 5).
Жидкий теплоноситель поглощает сверхмощные потоки энергии рентгеновского излучения и ионов материала мишени 5. Теплоноситель 7 частично испаряется и нагревается и поступает к теплообменнику по трубопроводам 8 при помощи насосов 6. В дальнейшем процесс повторяется.The liquid coolant absorbs heavy-duty energy fluxes of x-ray radiation and ions of the target material 5. The coolant 7 partially evaporates and heats up and enters the heat exchanger through pipelines 8 using pumps 6. The process is then repeated.
В случае необходимости путем регулирования режима подачи организуется слой теплоносителя 7 необходимой толщины. Мишень 5 в момент микровзрыва окружена слоем теплоносителя 7, что позволяет снизить ударные нагрузки на стенки камеры реактора 1 и существенно упростить конструкцию реактора. Одной из главных проблем при инерционном термоядерном синтезе является точное позиционирование мишени 5 в камере реактора. Для обеспечения точности мишень 5 скрепляют со стержнем (на рисунке не изображен), который инжектируют в камеру реактора, а затем фиксируют в требуемом положении. Стержень может быть выполнен с полостью (на рисунке не показана), сквозь которою излучение от драйвера попадает в мишень 5. Стержень может быть выполнен из того же материала, что и теплоноситель, но в твердом состоянии.If necessary, by adjusting the flow mode, a layer of coolant 7 of the required thickness is organized. The target 5 at the time of microexplosion is surrounded by a layer of coolant 7, which allows to reduce shock loads on the walls of the chamber of the reactor 1 and significantly simplify the design of the reactor. One of the main problems in inertial fusion is the precise positioning of target 5 in the reactor chamber. To ensure accuracy, target 5 is fastened to a rod (not shown in the figure), which is injected into the reactor chamber, and then fixed in the desired position. The rod can be made with a cavity (not shown in the figure), through which the radiation from the driver hits the target 5. The rod can be made of the same material as the coolant, but in a solid state.
Лазерные, электронные и ионные драйверы практически в равной мере совместимы со всеми типами бланкета и способами защиты первой стенки.Laser, electronic and ion drivers are almost equally compatible with all types of blanket and methods of protecting the first wall.
Достоинства заявляемого технического решения заключаются в создании оптимальных условий функционирования, наилучшим образом удовлетворяющих условиям работы камер реакторов инерционного термоядерного синтеза.The advantages of the proposed technical solution are to create optimal operating conditions that best suit the working conditions of the chambers of inertial fusion reactors.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008120882/22U RU77486U1 (en) | 2008-05-26 | 2008-05-26 | Inertial Thermonuclear Fusion Reactor Chamber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008120882/22U RU77486U1 (en) | 2008-05-26 | 2008-05-26 | Inertial Thermonuclear Fusion Reactor Chamber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU77486U1 true RU77486U1 (en) | 2008-10-20 |
Family
ID=40041763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008120882/22U RU77486U1 (en) | 2008-05-26 | 2008-05-26 | Inertial Thermonuclear Fusion Reactor Chamber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU77486U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546333C1 (en) * | 2013-10-31 | 2015-04-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Anti-erosion protection of nuclear synthesis reactor first wall with magnetic retention |
-
2008
- 2008-05-26 RU RU2008120882/22U patent/RU77486U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546333C1 (en) * | 2013-10-31 | 2015-04-10 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Anti-erosion protection of nuclear synthesis reactor first wall with magnetic retention |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101488573B1 (en) | Systems and methods for plasma compression with recycling of projectiles | |
Nakai et al. | Laser driven inertial fusion energy: present and prospective | |
US3262272A (en) | Method of ejecting a missile from a launching tube | |
US9287011B2 (en) | High-yield ICF containment chambers and power reactors | |
CN112797852B (en) | Penetration blasting warhead with titanium alloy matrix containing active fragment inclusions and preparation method | |
RU77486U1 (en) | Inertial Thermonuclear Fusion Reactor Chamber | |
KR20210025445A (en) | System and methods for nuclear fusion using plasma, laser beams and bullets | |
RU77485U1 (en) | REACTOR CHAMBER FOR IMPLEMENTATION OF INERTIAL FUSION SYNTHESIS | |
Moir | The High‐Yield Lithium‐Injection Fusion‐Energy (HYLIFE)‐II inertial fusion energy (IFE) power plant concept and implications for IFE | |
US4158598A (en) | Parabolic lithium mirror for a laser-driven hot plasma producing device | |
RU190508U1 (en) | Pulsed steam engine with a nuclear heat source for spacecraft | |
CN1048625A (en) | A kind of by controlled cold fusion seems rational dynamic (dynamical) commercial Application and produces the method and the relevant equipment and the device of energy about what is called | |
CN102583947B (en) | Method for performing explosion injection atomizing treatment on sludge | |
KR20210093506A (en) | Nuclear fusion device where nuclear fusion is achieved through the compression of high temperature plasma of D+T fuel with pulsed laser beams and hypervelocity bullet(s) | |
KR20190027464A (en) | Nuclear fusion device where nuclear fusion is achieved through the compression of high-temperature plasma between a target and a high-speed bullet | |
RU2010140533A (en) | SOURCE OF NEUTRONS | |
US20190027260A1 (en) | Energy generation | |
JP2014185997A (en) | Cooling accelerator for molten materials, and reactor containment vessel | |
RU2686763C1 (en) | Combined explosion of volumetric explosion | |
CN109556457B (en) | Thermal deformation shot launching and setting device | |
Moir | Liquid wall chambers for HIF | |
CN107328315B (en) | A kind of delayed exploding without dead angle canister shot and Shotgun | |
DE102023001482A1 (en) | Fusion reactor | |
DE102022002234A1 (en) | Beam weapon | |
KR20140012519A (en) | Nuclear fusion power by hypervelocity bullet collision |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130527 |