173155. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nukleáris fúziós energia szabályozott felszabadítására
9 173155 alakítjuk ki úgy, hogy megfelelő villamos feszültséget adunk a lemezekre az ábrán bejelölt polaritással. A két pár lemez kombinálásával a processzáló ion a villamos teret időátlagban nullának érzékeli, ha a jobb oldali 7a és 7b lemezek által előállított villamos tér azonos nagyságú, de ellentétes előjelű, mint a bal oldali 8a és 8b lemezek által előállított tér. A lemezek mindegyike elölnézetben közelítőleg közel kör alakú. A megfelelő hűtő 5 és 6 köpenyekhez a hűtőközeg 9 és 10 hozzávezetései, valamint a villamos 11 és 12 hozzávezetések az elektroneltávolító teret előállító 7a és 8a lemezekhez csupán az le ábra felső részén láthatók. A 9 és 10 hozzávezetések között lévő rozsdamentes acél 110 tartó merev támasztékot biztosít. A Tp precessziós periódus és tr fordulat periódus (ciklotron periódus) közelítőleg az alábbi összefüggésben vannak egymással: Egy előnyös kiviteli alaknál k=0,8, a=2 cm, Bo=200 kilogauss, v=l,5*109 cm/2,2 MeV-es deuteronok), rp=3’10—8 sec. Az előnyös kiviteli alakot 2,2 MeV-es deuteron ionok injektálása és ütközése jellemzi, ami fúziós reakciót állít elő a d+d*He3 + n és d+d*t+p összefüggések szerint, ami átlagosan 2,6 MeV reakciónkénti energiafelszabadulással jár töltésenergia formájában. Valamennyi állítás általánosságban igaz egyéb más típusú fúziós reakcióra, például a d+t*He4 + n és d+Li6>2He4 reakciókra. A 3a és 3b ábrából nyilvánvaló, hogy mind a sugárirányú, mind a függőleges részecskesűrűség a migma központi zónájában nagyon nagy. A migma sűrűsége, azaz az ionsűrűség, a középponttól mért távolság függvényében látható a 4. ábrán. Ez egyike a migma előnyös tulajdonságainak. A részecskék olyan nagy mértékben koncentrálódnak a középpontban, ahol a részecskéknek nagy a relatív Vi2 sebessége, hogy a fúziós reakció valószínűsége nagymértékben fokozódik. Tipikus érték az, hogy a fúziós reakciók 50%-a a sugár 2%-án belül történik. Ezek szerint a migmára úgy tekinthetünk, mint egy 1 mm sugarú gömb „magra”, amit körülbelül 3 cm sugarú „felhő” vés körül, ami viszonylag kevéssé aktív. Ezek a méretek az előnyös kiviteli alakra (2,2 MeV-es deuteronok Bo=200 kilogauss a középponti térben és k=0,8 térindex esetén) vonatkoznak. A középpontbeli nagy sűrűség és nagy viszonylagos sebességek miatt, a legtöbb Coulomb-szóródás ott történik. Mivel azonban a migmakialakításnak az az egyik sajátossága, hogy bármely a középpontot elhagyó részecske a középpontba visszatérítődik, a Coulomb-szóródásnak tulajdonítható veszteségek nagyságrendekkel csökkennek azokhoz képest, amelyek ütköző nyalábok rendszerében kialakulnának. További mechanizmus, ami a többszörös szóródási veszteségeket csökkenti, a mágneses térnek mind sugárirányú, mind tengelyirányú visszatérítő hatása, amint azt az (1) egyenlet, valamint az la és lb ábrák segítségével megmutattuk. Az áramsűrűség eloszlása a migmában szintén a 4. ábrán látható, szaggatott vonal jelzi. Ahol a töltéssűrűség a legnagyobb (a középpontban), ott az áramsűrűség nulla. A mágneses tér, ami ezen áram hatására létrejön, csupán elhanyagolható perturbációt okoz a vezérlő mágneses térben. További előnyös tulajdonsága a migmának, hogy míg minden metszési szög 0°-180° között megengedett, az átlagos metszési szög körülbelül 155°, mivel nagyon valószínű az, hogy a két pálya oly módon fedi át egymást, hogy két metszéspont alakul ki köztük a középponthoz közel. Ezzel a közel szemtől szembeni összeütközés valószinűsége fokozódik, amint azt az 5. ábrán láthatjuk. A részecskék energiaeloszlása a migmában távolról sem mutat Max well-eloszlást, mivel nagyon éles maximuma van az injektálási energiánál (6. ábra). A hatékony energia diszperzió, ami az energiát és a szög teqedelmet kombinálja, elegendően nagy ahhoz, hogy elkerülhetők legyenek a negatív tömeg, és egyéb ismert gyorsító típusú instabilitások. A tényleges ütközési kinetikus energia, amivel egy Ti injektálási energiával rendelkező ion rendelkezik, ugyanolyan tömegű, a szöggel találkozó másik ionhoz képest, a Ti 2=2T1(l-cosa) egyenlettel fejezhető ki. Mivel az átlagos találkozási szög a=155°, az átlagos tényleges ütközési energia, körülbelül négyszerese az injektálási energiának. Ennek eredményeként, a plazmától eltérően, a migmában lévő részecskepárok 80%-a az injektálási energiánál nagyobb energiával ütközik. Ezt mutatja a 7. ábra. A 6. és 7. ábrán mutatott energiaeloszlások azonban, csupán az injektálás időpillanatában igazak. A többszörös ütközések fokozatosan elterjednek a migma egész rendelkezésre álló terében, így a gyors részecskék elvesznek, és végül az eloszlás egészen a Maxwell-féle eloszlásig „termalizálódik” le. Ez a folyamat azonban viszonylag lassú, és a fúziós energiát jóval ennek bekövetkezte előtt kinyerjük. Például a d-d relaxációs idő 2,2 MeV-os deuteronoknál 103 másodperc nagyságrendű. Ezzel szemben, a találmány szerint a teljes potenciális migmaceüaenergia körülbelül 1%-át vonjuk ki körülbelül 1 másodperc alatt, és ugyanezen idő alatt újra is töltjük a migmacellát, hogy fenntartsuk azt a nem termikus eloszlást, amit a 6. és 7. ábrán láthatunk, a folyamatos regeneráció segítségével. A migmacella fontos jellegzetessége, hogy egy előnyös kiviteli alakban a részecskéket 2 MeV-nél nagyobb energiával injektáljuk be, szemben az ismert plazmagépekben alkalmazott 1-10 keV energiával. A 8. ábrából látható a nagyobb energia előnye, a nagyobb fúziós reakció paraméter (5v>,ahol az átlagolást a migma sebesség-eloszlására végeztük. Megjegyezzük, hogy két szemtől szembe ütköző 2,2 MeV-os deuteron megfelel körülbelül 10 MeV laboratóriumi deuteronnak, amely álló célponttal ütközik. Kinetikus „hőmérséklet”-ben — ha ennek egyáltalán itt értelme van — a 10 MeV megfelel körülbelül IQ11 °C-nak. A plazmától eltérően, a fúzió termékeinek kinetikus energiája azonos nagyságrendű, mint az elsődleges deuteronok kinetikus energiája, így ugyanazzal a technikával kinyerhető, mint amit a fúzió termékek kinetikus energiájának kivonására szoktak felhasználni. A viszonylag kis migmasűrűség lehetővé teszi, hogy az egyszeresen töltött termékek egymásrahatás nélkül kirepüljenek a reakciótérből. így a reakciótéren kívül elhelyezett, pozitív töltésű lemez elrendezésre hatva, 10 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
