173155. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nukleáris fúziós energia szabályozott felszabadítására
173155 16 Helium4 (He4): T4=4,49 MeV (24) míg a He3 ionok, amelyek energiája: helium-3 (He3): T3=l,92 MeV (25) a migmacellában maradnak, és a migma folytonosan gazdagszik a nagyenergiájú töltettel, növelvén ezzel a teljesítmény kimenetet a (6) egyenletben adott érték fölé, valamint a (12) egyenletből számítható hatásfok értékét. A szaporítás úgy jön Jétre, hogy a migmacella R sugarát és annak átlagos B mágneses terét úgy választjuk meg, hogy közelítően az alábbi enegyenlet teljesüljön: 15 ahol T, a d+ ion injektálási energiája KeV-ban a (19) egyenlet szerinti korlátái között, és B kilogaussban helyettesített érték. A (26) egyenlet a (19) egyenlettel együtt definiálja a He3 benntartásának feltételeit a migmában, mialatt kivonjuk az összes többi fúzió terméket a (14), (15) és (17) reakciókból, igy elősegítve a szaporodást. A továbbiakban a fúziós reakció töltéssel bíró termékeinek energiáját átalakító berendezést, valamint az elsődlegesen injektált ionok energiájának visszanyerését biztosító eszközt fogjuk ismertetni. A megoldás a következő tényeken alapul: 1. A számításba vett nagy ütközési energiáknál a fúziós reakció termékeinek 90%-a az ütközési síkkal bezárt 45°-os szögben repül ki, ami közel megegyezik a vízszintes síkkal. 2. A d-d reakcióban a fúziós energia 71%-át a töltött részecskék hordozzák, a He3 + d reakcióban 100%-át (szaporító üzemmód). 3. A 2,2 MeV deuteron injektálási energiánál töltött fúziós termék ionok hordozzák a (20)-(25) egyenletekben megadott energiát. Bár a mágneses tér erősségét úgy terveztük, hogy mind a He3-at, mind a deuteronokat magában tartsa, néhány ezek közül az ionok közül a migmacellából kiszivárog az egyszeres és többszörös rugalmas szóródás eredményeként, valamint a tértöltés hatás eredményeként („szivárgási veszteségek”) a fúziós reakciósebesség körülbelül 10%-ának megfelelő sebességgel. Mivel a He3 és He4 kétszeresen töltött, azok lelassíthatok és teljesen megállíthatók az útjukba helyezett 0,8, illetve 2,2 MV feszültségű lemezekkel. A tritonok, a d+d fúzióból származó protonok, a He3+d fúzióból származó protonok és az elsődleges deuteronok megállíthatók rendre 2,2; 6,3; 18 és 2,2 MV-os lemezekkel. Megjegyezzük, hogy közel azonos feszültség állítja meg He4-et, a tritonokat és deuteronokat. Ezért lehetséges négy lemez segítségével megállítani azt a hatféle részecskét, amelyek a (20)-(25) egyenletekben szerepelnek. Azonban gyakorlati okokból tanácsos a lemezek közti réseket akkorára választani, hogy ne haladjuk meg a 400 KV feszültséget a résben. A 10a és 10b ábra keresztmetszeti és hosszmetszeti képe egy olyan migmacellának, amelyet az le ábrán láttunk. A migmacella hengeres felületek sokaságával van körülvéve, közülük csupán hét hengeres vékony (5 mikron vastagságú) 201-206 felületet ábrázo-8 lünk, amely felületeket alumínium fóliák alkotják, amelyek 98% átlátszóságú rézszitára, mint merevítő keretre vannak felerősítve. A legkülső hengeres 207 felület körülbelül 1 /2 cm vastag rézből készül. Valamennyi hengeres felület felső végénél 300 szigetelő lemezbe van beágyazva, ami izosztätikusan sajtolt magas alumíniumoxid tartalmú kerámia, ez tartalmazza minden egyes felület számára a nagyfeszültségű 301—307 csatlakozókat. A szupravezetés fenntartásához szükséges 9 és 10 hozzávezetések, amiket a rozsdamentes acélból lévő 110 tartó tart, szolgáltatják a felső és alsó tekercspárok mechanikus támasztékát, a tekercspárok között lévő nyílt tér a reakció tartomány. A teljes rendszer 408 tartályban van, amelyben folyékony 310 freon cirkulál alulról felfelé mint hideg folyadék, és vissza mint meleg folyadék olyan sebességgel, hogy a freon sohasem válik gázzá, és olyan ismert hűtési technikát használva, amit például az Oak Ridge National Laboratory 6MV-os Van der Graaf gyorsítójában használnak, amely gyorsítót a High Voltage Engineering Corporation, Durlington, Massachusetts cég tervezte. A migmacella la és lb tekercsei, valamint a 9 és 10 hozzávezetések földpotenciálon vannak (a hűtő 5 és 6 köpenyeket a 10a és 10b ábrák mutatják). A hengeres 201, 202 és 206 felületek rendre pozitív 0,8; 2,2 és 6,3 MV potenciálon vannak. A hengeres felületeknek a rajzon nem látható sokasága közbenső potenciálértékeken van úgy, hogy a jól ismert lépcsőzetes feszültségeloszlást lapjuk. A külső hengeres 207 felületet arra használjuk, hogy megállítsa a He3+d fúziós reakcióból származó 18 MeV-es protonokat, az alábbi kombinált tulajd onságok segítségével: (1) lassító feszültség a 6,3 MV tartomány fölött, egészen a proton 18 MV energiájáig és (2) a vastag lemez és a folyékony freon fékező hatása. így ezen nagy energiájú protonok energiájának csupán egy kis része konvertálható várhatólag elektromossággá. A maradék energia hővé alakul, és a cirkuláló folyékony freon viszi el. A 207 felületet alkotó rézhenger alja pyrex üvegből lévő 208 hengerhez csatlakozik. Nyolc volfrámbot (közülük csak négy 209—212 volfrámbot látható az ábrán) tartja a külső 408 tartályt, amely izosztatikusan sajtolt magas alumíniumoxid tartalmú kerámia. A nagyfeszültség betáplálása a megfelelő 400—407 átvezetéseken keresztül történik. Ezen a hengeres elrendezésen keresztül fókuszáljuk a 2,2 MeV-es 500 deuteron nyalábot a migmacella középpontjába egy 412 kvadrupóllencse segítségével a függőlegessel 30°-os szöget bezáró 411 csövön át a migmacella alsó tekercsébe a migma kialakítása, majd a villamos energia kinyerése érdekében. A 412 kvadrupóllencse része a 15 ionágyúnak. A találmány szerinti migmafúziós reaktor oly módon állítható elő, hogy migmacellák sokaságát alkalmazzuk. Az előnyös kiviteli alakban száz migmacella alkot egy oszlopot, az úgynevezett „migmaoszlopot” és százszor százas migmaoszlop mátrix használható reaktorként. A 1 la ábrán a találmány szerinti migmafúziós reaktor előnyös kiviteli alakjának két migmaoszlopa egy részletének felülnézete látható. Ugyanennek oldalnézeti képe látható á 11b ábrán. A 1 lb ábrán az is 5 10 IS 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
