173155. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nukleáris fúziós energia szabályozott felszabadítására
173155 8 amely a fúziós energiát közvetlenül villamos enerigává alakítja át. A 11a és 11b ábrák a találmány szerinti migmafúziós reaktor egy részletének felülnézetét, illetve oldalnézetét mutatják, ahol két migmaoszlop látható, ezek mindegyike 100 darab migmacellából állhat. A találmány szerinti megoldás előnyös kiviteli alakjának részletes leírásával kapcsolatban először a 2a ábrára hivatkozunk. A 100 ion a 101 pályán kering, az ábra síkjára merőleges mágneses tér középpontján kívül. Az R sugarú nagy körre úgy tekinthetünk, mint a pólusok csúcspontjára. A 101 pálya sugara a sR/2. Ha a mágneses tér nem homogén, hanem kissé csökken a szélek felé, azaz az la és 1 b ábrákon látható alakú, a köralakú 101 pálya nem záródik, hanem a 0t középpont körül precesszál, amint azt a 2a és 2b ábra mutatja. A 2c ábrán látható, hogy a 101 pálya megfordítja a részecske sebességvektorát a rp/2 fél precessziós peródus után. Ha egy második 200 iont injektálunk ekkor a 102 pályára, amint azt a 2c ábra mutatja, a 101 és 102 pályák szemtől szembe találkoznak az Oi középpontban, ennek eredményeképp szemtől szembe ütközés következik be az ionok között, ami fúzióban végződik, ha az ionok deuteronok, vagy más olyan ionok, amelyek fúziós reakcióra képesek. A két 101 és 102 pálya a 2d ábrán látható módon folytatja a precesszálást, az Oi középpont körül, ami így másodpercenként körülbelül 10® rendű többszörös keresztezést eredményez az ionok számára. Ennek hatására összeütközési valószínűségük ugyanekkora tényező szerint növekszik. A két forgó és ugyanekkor precesszáló részecske trajektóriáinak leírt rendszere hasonló az ismert háztartási kétszeresen forgó mixelőgéphez, ami mind. a rotor, mind a keverőelem forgását kombinálja, A fő különbségek: (1) az ütköző pályák azonos irányban „forognak”, ami nem valósítható meg az említett mechanikus rendszerben a rotor ütközése nélkül; és (2) a migma kb. IQ9 percenkénti fordulattal precesszál és nincs mozgó alkatrésze. Sokkal hatékonyabb pályakialakítást láthatunk a 3a és 3b ábrákon, ami azonos töltésű részecskék esetén alakul ki, amelyeket folyamatosan injektálunk a mágneses tér középpontjába egy vagy több precessziós periódus során úgy, hogy a mágneses tértartomány a keringő részecskékkel legyen töltve. A mágneses tér alakja és a migma pályák sugarai oly módon van előre meghatározva, hogy biztosítsák valamennyi részecskének a központi zónába történő automatikus visszatérését a tér vízszintes és függőleges fókuszálása segítségével. A részecskére a központi zónába ható bármilyen perturbáció, például amit két részecske közötti szóródás okoz, elkerülhető, és a részecske a pályára visszatér azon erők hatására egyetlen fordulat alatt, tekintet nélkül a rá (vagy róla) történő energiaátvitelre az ütközés során, valamint tekintet nélkül annak szögére feltéve, hogy a perturbáció függőleges összetevője nem haladja meg az eszköz függőleges határszögét (azaz azt a középsíkhoz viszonyított pályaszöget, ami fölött az ion kikerüli a függőleges fókuszáló erőket és elhagyja a migmát). Ezen visszatérítő hatás annak a ténynek tulajdonítható, hogy a plamzákon belüli helyzettel szemben, a migma pályát nagyok az eszköz méreteihez képest 7 olyannyira, hogy a tér gradiense a pálya mentén szintén nagy, és a tiszta fókuszáló erők minden fordulat során hatnak a részecskére. Ezzel ellentétben a plazmákban a pályák sugara nagyon kicsi úgy, hogy nagyon sok fordulatot vesz igénybe amíg a plazma ion az erős tér tartományából a gyenge tér tartományába (és fordítva) jut, és így kicsiny pályára visszaállítható erők jönnek létre. Ezt a visszatérítő hatást a 3b ábra mutatja 10°-os függőleges szóródás és k=0,2 térindex esetére. Ez az automatikus visszatérítési tulajdonság a zárt, tengelyszimmetrikus rendszer előnyösebbé teszi a találmány szerinti migmacellát annál a két összeütköző ionnyalábnál, amit a korábban említett CERN Intersecting Storage Ringe-ben használnak, összehasonlításként egy migma olyan végtelen számú ütköző nyaláb ekvivalense, amelyek mindegyike egy pontban találkozik, és valamennyi találkozási szög esetén egyetlen térbe van bezárva. A migmacellában előnyös mágneses tér egyik egyszerű kialakítása, amely rendelkezik a megkívánt precessziót kiváltó és fókuszáló tulajdonságokkal, az alábbi egyenlet szerinti: Bz=B0[l-k(r/R)2+2k(z/R)2] (1) ahol r a tér tengelyétől mért távolság, R a tér fizikai mérete és k (<1) a térindex, ami meghatározza a függőleges fókuszálás erősségét és a precesszió gyakoriságát. Az (1) egyenletben leírt mágneses teret előállító egyszerű tekercselrendezésre példát az 1 c ábrán láthatunk. Az la és lb, valmint 2a és 2b tekercsek két tekercspárt alkotnak, amelyek koaxiális tekercselésűék a Z irányú 13 középtengely körül, azonos irányítással, azaz a bennük levő áramirányok megegyeznek. A tekercsek a hozzájuk tartozó rozsdamentes 3a és 3b, valamint 4a és 4b acélcsövekben helyezkednek el. Mindegyik pár szemközti tekercse egymáshoz képest azonos távolságú, ezzel definiálva a rendszer 14 középsíkját, azaz egy olyan síkot, amely merőleges a 13 középtengelyre, és félúton helyezkedik el a megfelelő tekercspárok szemközti felületei között. A 13 középtengelynek és a 14 középsíknak a metszéspontja lesz a mágneses tér szimmetria Oi középpontja, és a rendszer központi zónája egy olyan gömb, amelynek középpontja a rendszer szimmteria Ot középpontja, sugara pedig körülbelül az la és lb tekercsek legtávolabbi széleinek a középponttól mért távolságának 10%-a. Célszerű, ha a külső la és lb tekercsek külső szélei közti nyílás középponti ß térszöge körülbelül 45° az Oi középpontból nézve. A tekercsek körül 5 és 6 köpeny helyezkedik el a hűtőközeg hozzávezetése céljából. Hogy az ábra világosabb legyen, ezeket az 5 és 6 köpenyeket az le ábrán csupán az alsó tekercspárhoz rajzoltuk hozzá, de úgy kell tekinteni, hogy a rendszer a 14 középsíkra teljesen szimmetrikus. A belső 5 köpeny cirkuláló folyékony héliumot tartalmazhat, ami a belül levő tekercsekben biztosítja a szupravezetést. A külső 6 köpeny tartalmazhat folyékony hidrogént a migmából kirepülő ionok hatására előállt hő eltávolítására, amelyek becsapódva átadják energiájukat a hűtőközegnek. A kis energiájú elektronokat eltávolító villamos teret fémyanyagú két pár 7a, 7b és 8a, 8b lemeznek a mágneses térbe az le ábra szerinti behelyezésével 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
