173155. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nukleáris fúziós energia szabályozott felszabadítására
3 173155 4 jelen találmány feltalálója felismerte, hogy ez az elv, amit eredetileg ellentétes töltésű részecskék összeütköztetésére javasoltak, lehetővé teszi pozitív töltésű részecskenyalábok keverését, majd az azonos töltésű részecskék „szemtől szembe” ütközését annak ellenére, hogy azok egyirányba precesszálnak. Harmadszor a feltaláló azt is meglátta, hogy ezen elv alapján olyan eszköz is kialakítható, amely a rugalmasan szóródott részecskéket egyetlen fordulat alatt automatikusan visszahozza a reakció tartományába, megnövelve ezzel a részecskék közti ön-ütközés valószínűségét. Negyedszer a feltaláló észrevette, hogy az ilyen eszközben a függőleges és vízszintes fókuszálás segítségével nagymértékben csökkenthetők azok a veszteségek, amelyeket a vízszintes és függőleges határszögön túli rugalmas szóródás okoz, nevezetesen a fókuszálásnak ama hatása, amit az ionok a maradék gázon történő szóródására kifejt, és amit eredetileg FISCHER vett észre a gyorsítókkal kapcsolatos tanulmányai során, majd közölt a „Residual gas scattering, beam intensity and interaction rate in proton storage rings” (Szóródás a maradék gázon, nyaláb intenzitás és kölcsönhatási viszony proton tároló gyűrűkben) CERN Report ISR-VAC 167—16 című munkájában alkalmazható a találmány ún. szervezeti ionkeverékeiben a gyorsított ionok közti szóródás esetén is. Ötödször a feltaláló azt is észrevette, hogy megfelelő energiaszintű deuteronok használatával, ha azokat az ön-ütköztető eszközbe injektálja, szaporító hatás érhető el, amely jelentős fúzióként ion-energia felszabadulással jár. Végül a nukleonnyalábok összeütközését kihasználó első eszköz, a genfi CERN Intersecting Storage Rings, megfelelő tapasztalatokat szolgáltatott a pozitív töltésű ionok ütközésének szervezett rendszerekben kialakuló hosszú távú stabilitásához, szemben a plazmákkal kapcsolatos, jól ismert instabilitási problémákkal. A kísérletek azt mutatták, hogy az elektronoknak tisztító mezők és ultra nagy vákuum segítségével történő eltávolítása az ütköző rendszerből az ütköző nyalábok stabilitását 105-szeresére növeli (lásd K. JOHNSEN beszámolóját a Proceedins of 8th International Conference on High-Energy Accelerators, CERN, 1971). A találmány eljárás nukleáris fúziós energia szabályozott felszabadítására evakuált reakciótérben, amelynek során a reakciótérben mágneses teret hozunk létre és a reakció térbe ionokat injektálunk, és az jellemzi, hogy a reakciótérben egy középtengelytől sugárirányban szimmetrikusan csökkenő és a középtengelyre merőleges középsíktól tengelyirányban szimmetrikusan növekvő, az ionokat sugár- és tengelyirányban fókuszáló és precessziós mozgásra késztető mágneses teret hozunk létre, és a reakciótérbe kívülről azonos töltésű ionokat a mágneses tér középsíkjához képest szögben nagy kezdeti energiával injektálunk, miközben a reakciótérből az elektronokat eltávolító villamos teret tartunk fenn. A találmány szerinti eljárás eredményeként azok az ionok, amelyek nem szenvedtek fúziót, folyamatosan és automatikusan visszatérnek a mágneses tér hatására az ütközési tartományba és ily módon a többszörös keresztezés miatt, ami 108 nagyságrendű másodpercenként, jelentősen megnövekszik az ütközési valószínűségük. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatositási módjánál a reakció térben 2 B0 [ 1 —k(r/R)2 +2k(z/R)2 ] összefüggésnek megfelelő mágneses teret hozunk létre, ahol B0 a mágneses tér nagysága a reakciótér szimmetria középpontjában, k egynél kisebb állandó, R a mágneses tér maximális radiális mérete, r a középtengelytől való távolság és z a középsíktól való távolság. Egy további célszerű foganatosítási módnál molekuláris ionoknak a reakciótér szimmetria középpontjába való fókuszálással történő injektálásával a szimmetria középpontban ütközési disszociációt hozunk létre, és a disszociált ionokat is precessziós pályára késztető mágneses teret alkalmazunk. Előnyösen injektált ionok gyanánt molekuláris deuteronokat alkalmazunk, és a deuteronok injektálását 0,377—2,29 MeV kezdeti energiával végezzük. Az ütközési valószínűséget az ionok hőmérsékletének növelése helyett az ionok olyan energiáig való gyorsításával növeljük, amelynél a reakció paramétere (a fúziós hatás-ker*sztmetszet és a relatív ionsebesség szorzata) maximálissá válik. Például a deuteronokat 2,29 MeV energiáig gyorsítva, ami több milliárd °C ütközési kinetikus energiának felel meg, a deuteron-deuteron fúziós reakció paramétere körülbelül több ezerszer akkora, mint termonukleáris hőmérsékleteken. Egy további előnyös foganatosításnál az injektált deuteronokat és a fúziós reakció során keletkezett He3 ionokat a reakciótérbe bezáró, a keletkezett He4 ionokat pedig a reakciótérből kiengedő mágneses teret alkalmazunk. Célszerű, ha a reakciótérben lO^-nél kisebb elektron/ion arányt biztosító villamos teret tartunk fenn. A találmány szerinti eljárással villamos energiát ugyancsak a találmány szerint úgy állíthatunk elő, hogy a fúziós reakció során a reakciótérből emittált töltött részecskék mozgási energiáját a reakciótéren kívül lassító villamos erőtér alkalmazásával villamos energiává alakítjuk. A találmány tárgya továbbá egy berencezés nukleáris fúziós energia szabályozott felszabadítására, amelynek evakuált teret biztosító eszközei, az evakuált térben legalább egy másneses teret létrehozó szervei és a mágneses térbe vagy terekbe ionokat injektáló eszközei vannak, és az jellemzi, hogy a mágneses teret létrehozó szervek a mágneses tér középtengelyére szimmetrikusan fekvő tekercspárokat tartalmaznak, amely tekercspárok tekercsei a középtengelyre merőleges középsík két oldalán, a középsíktól egyenlő távolságra vannak elhelyezve, továbbá az ionokat injektáló eszközöket azonos töltésű ionokat kívülről a mágneses térbe vagy a mágneses terek legalább egy részére a középsikhoz képest szögben, nagy energiával belövő legalább egy ionágyú alkotja. A berendezés egy kiviteli alakjában a mágneses teret létrehozó szervek két tekercspárt tartalmaznak, és a külső tekercspár tekercseinek szembenfekvő szélei a középtengely és a középsík metszéspontjában levő szimmetria középponthoz képest 40-50°-os térszögben vannak elhelyezve. A nagy mágneses tér létrehozására a tekercsek szupravezető állapotban való tartására a tekercsek hűtőközeget vezető köpennyel vannak körülvéve. Célszerűen a köpenyek hűtőközeg vezetésére alkalmas további köpennyel vannak körülvéve. A berendezés egy további kivitelének a mágneses teret létrehozó tekercspárokhoz képest szimmetriku5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
