Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Fusor , показывая ядерный синтез в звезды режима

Инерционное электростатическое удержание , или IEC , - это класс устройств для термоядерной энергии, которые используют электрические поля для ограничения плазмы, а не более распространенный подход, использующий магнитные поля, используемые в конструкциях с магнитной термоядерной энергией (MFE). Большинство устройств IEC напрямую ускоряют свое топливо до состояния плавления, тем самым избегая потерь энергии, наблюдаемых во время более длительных стадий нагрева устройств MFE. Теоретически это делает их более подходящими для использования альтернативных аневтронных термоядерных топлив, которые предлагают ряд важных практических преимуществ и делают устройства IEC одним из наиболее широко изученных подходов к термоядерному синтезу.

Поскольку отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ионы в плазме движутся в разных направлениях в электрическом поле, поле должно быть устроено так, чтобы две частицы оставались близко друг к другу. Большинство конструкций IEC достигают этого, протягивая электроны или ионы через потенциальную яму, за пределами которой потенциал падает, а частицы продолжают двигаться за счет своей инерции.. Синтез происходит в этой области с более низким потенциалом, когда ионы, движущиеся в разных направлениях, сталкиваются. Поскольку именно движение, обеспечиваемое полем, создает уровни энергии, необходимые для термоядерного синтеза, а не случайные столкновения с остальным топливом, большая часть плазмы не должна быть горячей, и системы в целом работают при гораздо более низких температурах. и уровни энергии, чем устройства MFE.

Одним из наиболее простых устройств IEC является фузор , который состоит из двух концентрических металлических проволочных сферических решеток. Когда сети заряжаются до высокого напряжения , топливный газ ионизируется. Поле между ними затем ускоряет топливо внутрь, и, когда оно проходит через внутреннюю сетку, поле падает, и ионы продолжают движение внутрь к центру. Если они столкнутся с другим ионом, они могут подвергнуться слиянию. Если они этого не делают, они снова выходят из зоны реакции в заряженную зону, где снова ускоряются внутрь. В целом физический процесс подобен объединению встречных пучков , хотя пучковые устройства являются линейными, а не сферическими. Другие конструкции IEC, такие как polywell, существенно различаются расположением полей, используемых для создания потенциальной ямы.

Ряд подробных теоретических исследований показали, что подход IEC зависит от ряда механизмов потери энергии, которые отсутствуют, если топливо нагревается равномерно, или «максвелловского» . Эти механизмы потерь, по-видимому, превышают скорость синтеза в таких устройствах, что означает, что они никогда не смогут достичь точки безубыточности при синтезе и, таким образом, использоваться для производства энергии. Эти механизмы становятся более мощными, когда атомная масса топлива увеличивается, что говорит о том, что IEC также не имеет никаких преимуществ с анейтронным топливом. Применима ли эта критика к конкретным устройствам IEC, остается весьма спорным.

Механизм [ править ]

Для каждого вольта , на который ускоряется ион, его кинетическая энергия прироста соответствует повышению температуры на 11 604 кельвина (K). Например, типичная термоядерная плазма с магнитным удержанием составляет 15 кэВ, что соответствует 170 мегакельвину (МК). Ион с зарядом, равным единице, может достичь этой температуры, ускоряясь при падении напряжения 15000 В. Такое напряжение легко достигается в обычных электрических устройствах, типичная электронно-лучевая трубка работает, возможно, при1/3 этот диапазон.

В предохранителях падение напряжения производится проволочной сеткой. Однако в фьюзерах возникают большие потери проводимости, потому что большинство ионов попадает в клетку до того, как может произойти синтез. Это предотвращает выработку полезной мощности текущими предохранителями.

Это иллюстрация основного механизма слияния фузоров. (1) Фузор содержит две концентрические проволочные клетки. Катод находится внутри анода. (2) Положительные ионы притягиваются к внутреннему катоду. У них падает падение напряжения. Электрическое поле действует на ионы, нагревая их до состояния термоядерного синтеза. (3) Ионы не попадают во внутреннюю клетку. (4) Ионы сталкиваются в центре и могут сливаться. [1] [2]

История [ править ]

1930-е годы [ править ]

Марк Олифант адаптирует ускоритель частиц Кокрофта и Уолтона в лаборатории Кавендиша для создания трития и гелия-3 с помощью ядерного синтеза. [3]

1950-е [ править ]

На этом рисунке показана конструкция анода / катода для различных концепций и экспериментов IEC.

Три исследователя из LANL, включая Джима Така, впервые теоретически исследовали эту идею в статье 1959 года. [4] Идея была предложена коллегой. [5] Идея заключалась в захвате электронов внутри положительной клетки. Электроны разгонят ионы до условий синтеза.

Разрабатывались и другие концепции, которые позже войдут в сферу IEC. К ним относятся публикации критерия Лоусона по Джона Д. Лоусон в 1957 году в Англии. [6] Это ставит минимальные критерии для проектов электростанций, которые осуществляют синтез с использованием облаков горячей максвелловской плазмы. Кроме того, работа по изучению поведения электронов внутри биконического каспа , выполненная группой Гарольда Града в Институте Куранта в 1957 году. [7] [8] Биконический касп - это устройство с двумя одинаковыми магнитными полюсами, обращенными друг к другу (т. Е. Север-север). . Между ними могут быть захвачены электроны и ионы.

1960-е [ править ]

Патент США 3386883 - Схема из патента Фило Фарнсворта 1968 года. Это устройство имеет внутреннюю клетку для создания поля и четыре ионных пушки снаружи.

В своей работе с электронными лампами Фило Фарнсворт заметил, что электрический заряд будет накапливаться в областях лампы. Сегодня этот эффект известен как эффект мультипактора . [9] Фарнсворт рассуждал, что если ионы будут достаточно высоки, они могут столкнуться и слиться. В 1962 году он подал патент на конструкцию, в которой использовалась положительная внутренняя клетка для концентрации плазмы с целью достижения ядерного синтеза. [10] В это время Роберт Л. Хирш присоединился к телевизионной лаборатории Фарнсворта и начал работу над тем, что стало фьюзером . Хирш запатентовал дизайн в 1966 году [11] и опубликовал его в 1967 году. [12] The Hirsch Машина представляла собой машину диаметром 17,8 см с падением напряжения 150 кВ и использовала ионные пучки для впрыска материала.

Одновременно с этим в 1963 году Лайман Спитцер в Принстоне опубликовал ключевой текст по физике плазмы . [13] Спитцер взял законы идеального газа и адаптировал их к ионизированной плазме, разработав многие фундаментальные уравнения, используемые для моделирования плазмы. Между тем теория магнитного зеркала и прямое преобразование энергии были разработаны группой Ричарда Ф. Поста в LLNL . [14] [15] Магнитное зеркало или магнитная бутылка похожа на биконический касп, за исключением того, что полюса поменяны местами.

1980-е [ править ]

В 1980 году Роберт В. Бюссар разработал нечто среднее между фузором и магнитным зеркалом , поливеллом . Идея заключалась в том, чтобы удерживать ненейтральную плазму с помощью магнитных полей. Это, в свою очередь, привлечет ионы. Эта идея была опубликована ранее, в частности, Олегом Лаврентьевым в России. [16] [17] [18] Bussard запатентовал [19] дизайн и получил финансирование от Агентства Threat Defense сокращения , DARPA и США ВМС развивать идею. [20]

1990-е [ править ]

Бюссар и Николас Кролл опубликовали теорию и экспериментальные результаты в начале девяностых. [21] [22] В ответ Тодд Райдер из Массачусетского технологического института под руководством Лоуренса Лидски разработал общие модели устройства. [23] Райдер утверждал, что устройство было фундаментально ограниченным. В том же 1995 году Уильям Невинс из LLNL опубликовал критику поливелла . [24] Невинс утверждал, что частицы будут наращивать угловой момент , вызывая разрушение плотного ядра.

В середине девяностых годов публикации Бюссарда стимулировали развитие фузоров в Университете Висконсин-Мэдисон и в Университете штата Иллинойс в Урбане-Шампейне . Машина Мэдисона была впервые построена в 1995 году. [25] Группа Джорджа Х. Майли в Иллинойсе построила 25-сантиметровый фузор, который произвел 10 7 нейтронов с использованием газообразного дейтерия [26], и открыла "звездный режим" работы фузора в 1994 году. [27] В следующем году был проведен первый «Американо-японский семинар по IEC Fusion». Сейчас это главная конференция исследователей IEC. В это время в Европеустройство IEC было разработано как коммерческий источник нейтронов компанией Daimler-Chrysler Aerospace.под названием FusionStar. [28] В конце девяностых, любитель Ричард Халл начал строить любительские фьюзеры в своем доме. [29] В марте 1999 года он достиг скорости нейтронов 10 5 нейтронов в секунду. [30] Халл и Пол Шацкин основали fusor.net в 1998 году. [31] Посредством этого открытого форума сообщество любителей термоядерного синтеза осуществило ядерный синтез с использованием самодельных фузоров .

2000-е [ править ]

Несмотря на демонстрацию в 2000 году 7200 часов работы без деградации при высокой входной мощности в виде герметичной реакционной камеры с автоматическим управлением, проект FusionStar был отменен, и была основана компания NSD Ltd. Затем сферическая технология FusionStar получила дальнейшее развитие в виде системы с линейной геометрией с повышенной эффективностью и более высоким выходом нейтронов компанией NSD Ltd., которая в 2005 году стала NSD-Fusion GmbH.

В начале 2000 года Алекс Кляйн разработал нечто среднее между поливантом и ионными пучками. [32] Используя линзы Габора, доктор Кляйн попытался сфокусировать плазму в ненейтральные облака для синтеза. Он основал компанию FP generation, которая в апреле 2009 года привлекла финансирование в размере 3 миллионов долларов от двух венчурных фондов. [33] [34] Компания разработала станок MIX and Marble, но столкнулась с техническими проблемами и закрылась.

В ответ на критику Райдера исследователи из LANL пришли к выводу, что колебания плазмы могут находиться в локальном термодинамическом равновесии, что привело к созданию ловушек POPS и Пеннинга. [35] [36] В это время исследователи Массачусетского технологического института заинтересовались фузорами для космических двигателей [37] и двигателей космических аппаратов. [38] В частности, исследователи разработали фузеры с множеством внутренних клеток. В 2005 году Грег Пифер основал Phoenix Nuclear Labs, чтобы превратить фузор в источник нейтронов для массового производства медицинских изотопов. [39]

Роберт Бюссар начал открыто говорить о Polywell в 2006 году. [40] Он пытался вызвать интерес [41] к исследованию, прежде чем скончался от множественной миеломы в 2007 году. [42] Его компания смогла привлечь более десяти миллионов долларов финансирования от ВМС США в 2008 [43] [44] и 2009. [45]

2010-е [ править ]

Публикации Бюссарда побудили Сиднейский университет начать исследования по захвату электронов в поливолнах в 2010 году. [46] Группа исследовала теорию, [47] моделировала устройства [48], создавала устройства, измеряла улавливание [49] и моделировала захват. Все эти машины были маломощными и недорогими, и все они имели небольшой коэффициент бета . В 2010 году Карл Greninger основал на северо - западе ядерный консорциум, организацию , которая учит принципы ядерной инженерии для студентов средней школы, используя 60 kvolt Fusor . [50] [51] В 2012 году внимание было обращено на Марка Суппеса [52] в Бруклине.[53] для фузора. Суппес также измерил захват электронов внутри поливяна . [54] В 2013 году Джордж Х. Майли опубликовал первый учебник IEC. [55]

Конструкции с клеткой [ править ]

Фусор [ править ]

Самым известным устройством IEC является фузор . [12] Это устройство обычно состоит из двух проволочных сепараторов внутри вакуумной камеры. Эти клетки называются решетками. Внутренняя клетка удерживается под отрицательным напряжением относительно внешней клетки. Вводится небольшое количество термоядерного топлива ( наиболее распространенным является газообразный дейтерий ). Напряжение между сетками вызывает ионизацию топлива. Положительные ионы падают вниз по направлению к отрицательной внутренней клетке. Поскольку они ускоряться, электрическое поле , делает работу на ионы, нагревая их к условиям синтеза. Если эти ионы сталкиваются, они могут сливаться. Фузоры также могут использовать ионные пушки, а не электрические сети. Фузорыпопулярны среди любителей [56], потому что их легко построить, они могут регулярно производить термоядерный синтез и являются практическим способом изучения ядерной физики . Фузоры также использовались в качестве коммерческого нейтронного генератора для промышленного применения. [57]

Ни один фузор не приблизился к созданию значительного количества термоядерной энергии . Они могут быть опасными, если не принять надлежащих мер, поскольку они требуют высокого напряжения и могут производить вредное излучение ( нейтроны и рентгеновские лучи ). Часто ионы сталкиваются с клетками или стенкой. Это ведет энергию от устройства ограничивающего его производительность. Кроме того, столкновения нагревают сети, что ограничивает мощные устройства. Столкновения также распыляют ионы большой массы в реакционную камеру, загрязняют плазму и охлаждают топливо.

POPS [ править ]

Изучая нетепловую плазму, сотрудники LANL поняли, что рассеяние более вероятно, чем синтез. Это связано с тем, что сечение кулоновского рассеяния больше сечения слияния. [58] В ответ они построили POPS, [59] [60] машину с проволочной клеткой, в которой ионы движутся в установившемся состоянии или колеблются вокруг. Такая плазма может находиться в локальном термодинамическом равновесии. [61] [62] Колебание ионов прогнозируется для поддержания равновесного распределения ионов в любое время, что устранит любые потери мощности из-за кулоновского рассеяния , что приведет к чистому выигрышу в энергии.. Работая над этим проектом, исследователи в России смоделировали проект POPS с использованием кода Particle-in-Cell в 2009 году. [63] Эта концепция реактора становится все более эффективной по мере уменьшения размера устройства. Однако для успешной работы концепции POPS требуется очень высокая прозрачность (> 99,999%). С этой целью С. Крупакар Мурали и др. Предположили, что углеродные нанотрубки могут быть использованы для создания катодных решеток. [64] Это также первое (предложенное) применение углеродных нанотрубок непосредственно в любом термоядерном реакторе.

Дизайн с полями [ править ]

Несколько схем пытаются объединить магнитное удержание и электростатические поля с IEC. Цель состоит в том, чтобы устранить внутреннюю проволочную клетку фузора и связанные с этим проблемы.

Поливелл [ править ]

Polywell использует магнитное поле для улавливания электронов. Когда электроны или ионы движутся в плотное поле, они могут отражаться эффектом магнитного зеркала . [15] Polywell предназначен для улавливания электронов в центре, с плотным магнитным полем , окружающим их. [49] [65] [66] Обычно это делается с использованием шести электромагнитов в коробке. Каждый магнит расположен так, чтобы его полюса были обращены внутрь, создавая нулевую точку в центре. Электроны, захваченные в центре, образуют «виртуальный электрод» [67]. В идеале это электронное облако ускоряет ионы до условий синтеза. [19]

Ловушка Пеннинга [ править ]

Поперечное сечение ловушки Пеннинга. Ось вертикальная. Электроны вращаются вокруг центра в условиях электростатического ограничения постоянного тока (синий) и магнитного (красный) постоянного тока. На этой диаграмме заключенные частицы положительны; чтобы удерживать электроны, необходимо поменять полярность электродов.

Ловушки Пеннинга использует как электрический и магнитное поле с частицами ловушки, магнитное поле к частицам Confine радиально и квадрупольного электрического поля для удержания частиц в осевом направлении. [68]

В термоядерном реакторе с ловушкой Пеннинга сначала включаются магнитное и электрическое поля. Затем электроны выбрасываются в ловушку, улавливаются и измеряются. Электроны образуют виртуальный электрод, аналогичный тому, который описан выше в поливьюнде. Эти электроны должны притягивать ионы, ускоряя их до условий синтеза. [69]

В 1990-х годах исследователи из LANL построили ловушку Пеннинга для проведения термоядерных экспериментов. Их устройство (PFX) было небольшим (миллиметры) и маломощным (одна пятая тесла , менее десяти тысяч вольт) машиной. [36]

Мрамор [ править ]

МРАМОР ( эксперимент с несколькими амбиполярными рециркулирующими лучевыми линиями) был устройством, которое перемещало электроны и ионы вперед и назад по линии. [34] Пучки частиц отражались с помощью электростатической оптики. [70] Эта оптика создавала поверхности статического напряжения в свободном пространстве. [ необходима цитата ] Такие поверхности отражают только частицы с определенной кинетической энергией, в то время как частицы с более высокой энергией могут беспрепятственно пересекать эти поверхности, хотя и не остаются без изменений. Захват электронов и поведение плазмы измерялись зондом Ленгмюра . [34]Мрамор удерживал ионы на орбитах, которые не пересекались с проволоками сетки - последнее также улучшает ограничения пространственного заряда за счет многократного вложения ионных пучков с разными энергиями. [71] Исследователи столкнулись с проблемами потери ионов в точках отражения. Ионы замедлялись при повороте, проводя там много времени, что приводило к большим потерям проводимости . [72]

MIX [ править ]

В эксперименте с мультипольным ионным пучком (MIX) ионы и электроны ускорялись до отрицательно заряженного электромагнита. [32] Ионы фокусировались с помощью линзирования Габора . У исследователя были проблемы с очень тонкой областью поворота ионов, очень близко к твердой поверхности [32], где ионы могли уноситься.

Магнитная изоляция [ править ]

Были предложены устройства, в которых отрицательная клетка магнитно изолирована от входящей плазмы. [73]

Общая критика [ править ]

В 1995 году Тодд Райдер подверг критике все схемы термоядерной энергии, в которых плазменные системы не находились в состоянии термодинамического равновесия. [23] Райдер предположил, что плазменные облака в состоянии равновесия обладают следующими свойствами:

  • Они были квазинейтральными , где положительные и отрицательные стороны одинаково смешаны. [23]
  • У них было равномерно смешанное топливо. [23]
  • Они были изотропными , что означало, что его поведение было одинаковым в любом заданном направлении. [23]
  • Плазма имела однородную энергию и температуру по всему облаку. [23]
  • Плазма представляла собой неструктурированный гауссов шар .

Райдер утверждал, что, если такая система будет достаточно нагрета, нельзя ожидать, что она будет производить полезную мощность из-за высоких потерь рентгеновского излучения .

Другие исследователи термоядерного синтеза, такие как Николас Кролл , [74] Роберт В. Бюссард , [67] Норман Ростокер и Монкхорст, не согласились с этой оценкой. Они утверждают, что условия плазмы внутри машин IEC не являются квазинейтральными и имеют нетепловое распределение энергии. [75] Поскольку масса и диаметр электрона намного меньше, чем у иона, температура электронов может на несколько порядков отличаться от температуры ионов. Это может позволить оптимизировать плазму, в результате чего холодные электроны уменьшат потери на излучение, а горячие ионы увеличат скорость синтеза . [41]

Термализация [ править ]

Это сравнение распределения энергии термализованных и нетермализованных ионов.

Основная проблема, которую поднял Райдер, - это термализация ионов. Райдер утверждал, что в квазинейтральной плазме, где все положительные и отрицательные стороны распределены одинаково, ионы будут взаимодействовать. По мере того как они это делают, они обмениваются энергией, в результате чего их энергия распространяется (в винеровском процессе ) в направлении колоколообразной кривой (или функции Гаусса ) энергии. Райдер сосредоточил свои аргументы на популяции ионов и не касался обмена энергией между электронами или нетепловой плазмы.

Это распространение энергии вызывает несколько проблем. Одна из проблем состоит в том, чтобы производить все больше и больше холодных ионов, которые слишком холодны для плавления. Это снизит выходную мощность. Другая проблема - это ионы с более высокой энергией, которые обладают такой большой энергией, что могут покинуть машину. Это снижает скорость синтеза, одновременно увеличивая потери проводимости, потому что, когда ионы уходят, энергия уносится с ними.

Радиация [ править ]

Райдер подсчитал, что после термализации плазмы потери на излучение превысят любое количество генерируемой термоядерной энергии. Он сосредоточился на определенном виде излучения: рентгеновском излучении. Частица в плазме будет излучать свет каждый раз, когда она ускоряется или замедляется. Это можно оценить с помощью формулы Лармора . Райдер оценил это для DT (дейтерий-тритиевый синтез), DD (дейтерий-синтез) и D-He3 (дейтерий-гелиевый 3-ядерный синтез), и что безубыточная работа с любым топливом, кроме DT, затруднена. [23]

Основной фокус [ править ]

В 1995 году Невинс утверждал, что таким машинам потребуется много энергии для поддержания ионного фокуса в центре. Ионы необходимо сфокусировать, чтобы они могли найти друг друга, столкнуться и слиться. Со временем положительные ионы и отрицательные электроны будут естественным образом смешиваться из-за электростатического притяжения. Это приводит к потере фокуса. Это деградация ядра. Невинс математически утверждал, что выигрыш от термоядерного синтеза (отношение мощности термоядерного синтеза к мощности, необходимой для поддержания неравновесной функции распределения ионов) ограничен 0,1 при условии, что устройство работает на смеси дейтерия и трития . [24]

Проблема основной акцент был также идентифицирован в fusors Тима Торсон в Университете Висконсин-Мэдисон во время его докторской работы в 1996 году. [1] Заряженные ионы будут иметь некоторое движение, прежде чем они начнут ускоряться в центре. Это движение могло быть вращательным движением, когда у иона был угловой момент , или просто тангенциальной скоростью. Это начальное движение приводит к расфокусировке облака в центре фузора .

Предел Бриллюэна [ править ]

В 1945 году профессор Колумбийского университета Леон Бриллюэн предположил, что существует предел того, сколько электронов можно упаковать в данный объем. [76] Этот предел обычно называют пределом Бриллюэна или плотностью Бриллюэна, [77] это показано ниже. [36]

Где B - магнитное поле, проницаемость свободного пространства, m - масса удерживаемых частиц и c - скорость света. Это может ограничить плотность заряда внутри устройств IEC.

Коммерческие приложения [ править ]

Поскольку реакции термоядерного синтеза генерируют нейтроны, фузор был разработан в семейство компактных герметичных реакционных камер нейтронных генераторов [78] для широкого круга применений, которые требуют умеренных скоростей вывода нейтронов по умеренной цене. Источники нейтронов с очень высокой выходной мощностью могут использоваться для производства таких продуктов, как молибден-99 [39] и азот-13 , медицинских изотопов, используемых для сканирования ПЭТ . [79]

Устройства [ править ]

Правительство и коммерция [ править ]

  • Ученые Лос-Аламосской национальной лаборатории разработали [61] POPS и ловушку для загона [35]
  • Управление по атомной энергии Турции В 2013 году эта команда построила30-сантиметровый фузор в центре ядерных исследований и обучения Сарайкой в ​​Турции. Этот фузор может достичь85 кВ и делают синтез дейтерия, производя2,4 × 10 4 нейтронов в секунду. [80]
  • Оригинальный станок Hirschs корпорации ITT был 17.Машина диаметром 8 см сПадение напряжения на нем 150 кВ . [12] В этой машине использовались ионные пучки.
  • Phoenix Nuclear Labs разработала коммерческий источник нейтронов на основе фузора, достигнув3 × 10 11 нейтронов в секунду с реакцией синтеза дейтерия и дейтерия в течение 132 часов непрерывной работы. [39]
  • Energy Matter Conversion Inc - компания из Санта-Фе, которая разработала большие высокомощные устройства polywell для ВМС США.
  • Герметичные нейтронные генераторы МЭК NSD-Gradel-Fusion для DD (2,5 МэВ) или DT (14 МэВ) с диапазоном максимальных выходов производятся компанией Gradel sárl в Люксембурге. [78]
  • Организация по атомной энергии Ирана Исследователи из Университета Шахида Бехешти в Иране построилиФузор диаметром 60 см, который может производить2 × 10 7 нейтронов в секунду при 80 кВ с использованием газообразного дейтерия. [81]

Университеты [ править ]

  • Токийский технологический институт имеет четыре устройства IEC разной формы: сферическую машину, цилиндрическое устройство, коаксиальный двойной цилиндр и устройство с магнитным управлением. [82]
  • Университет Висконсина-Мэдисона . Группа из Висконсина-Мэдисона имеет несколько крупных устройств с 1995 года. [83]
  • Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне - лаборатория термоядерных исследований построила фузор диаметром ~ 25 см, который произвел 10 7 нейтронов с использованием газообразного дейтерия. [26]
  • Массачусетский технологический институт. Для своей докторской диссертации в 2007 году Карл Дитрих построил фузор и изучил его возможное использование в двигательных установках космических кораблей. [84] Кроме того, Томас МакГуайр изучил несколько скважинных фузоров для применения в космических полетах. [84]
  • Университет Сиднея построил несколько устройств IEC, а также маломощные поливанны с низким коэффициентом бета- излучения . Первый был построен из тефлоновых колец и был размером с кофейную чашку. Второй имеет полный кожух диаметром ~ 12 дюймов, металлические кольца.
  • Эйндховенский технический университет [85]
  • Технологический университет Амиркабира и Организация по атомной энергии Ирана исследовали влияние сильных импульсных магнитных полей на скорость производства нейтронов устройством IEC. Их исследование показало, что с помощью магнитного поля 1-2 тесла можно увеличить ток разряда и скорость образования нейтронов более чем в десять раз по сравнению с обычной работой. [86]
  • Институт космических систем в университете Штутгарта , разрабатывают ИКА приборов для исследований по физике плазмы , а также в качестве электрического движителя прибора, IECT (инерционные Электростатический Confinement Thruster).,. [87] [88]

См. Также [ править ]

  • Polywell
  • Fusor
  • Тейлор Уилсон
  • Список термоядерных экспериментов
  • Роберт Бюссар
  • Фило Фарнсворт
  • Список статей по плазме (физике)
  • Phoenix Nuclear labs
  • Северо-Западный ядерный консорциум

Патенты [ править ]

  • П. Т. Фарнсворт, патент США 3258402 , июнь 1966 г. (Электрический разряд - ядерное взаимодействие)
  • П. Т. Фарнсворт, патент США 3 386 883 . Июнь 1968 г. (Метод и аппарат)
  • Роберт Хирш, патент США 3 530 036 . Сентябрь 1970 г. (Аппарат)
  • Hirsch, Robert, патент США 3 530 497 . Сентябрь 1970 г. (Генерирующий аппарат - Hirsch / Meeks)
  • Роберт Хирш, патент США 3533910 . Октябрь 1970 г. (литий-ионный источник)
  • Хирш, Роберт, патент США 3 655 508 . Апрель 1972 г. (уменьшение утечки плазмы)
  • Роберт Хирш, патент США 3,664,920 . Май 1972 г. (Электростатическое сдерживание)
  • RW Bussard, "Способ и устройство для управления заряженными частицами", патент США 4 826 646 , май 1989 г. (Метод и устройство - поля магнитной сетки).
  • RW Bussard, "Способ и устройство для создания и управления реакциями ядерного синтеза", патент США 5,160,695 , ноябрь 1992 г. (Метод и устройство - ионно-акустические волны).
  • ST Brookes, "Ядерный термоядерный реактор", патент Великобритании GB2461267, май 2012 г.
  • Станко ТВ, «Устройство ядерного синтеза», патент Великобритании GB2545882, июль 2017 г.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Торсон, Тимоти А. (1996). Ионный поток и характеристика реакционной способности термоядерного синтеза сферически сходящегося ионного фокуса (Ph. D.). Университет Висконсин-Мэдисон. OCLC  615996599 .
  2. ^ Торсон, TA; Дерст, РД; Фонк, Р.Дж.; Зонтаг, AC (17 июля 1997 г.). «Характеристики реакционной способности термоядерного синтеза сферически сходящегося ионного фокуса». Ядерный синтез . Международное агентство по атомной энергии (опубликовано в апреле 1998 г.). 38 (4): 495–507. Bibcode : 1998NucFu..38..495T . DOI : 10.1088 / 0029-5515 / 38/4/302 .
  3. ^ Олифант, MLE; Harteck, P .; Резерфорд, Л. (1934-05-01). «Эффекты трансмутации, наблюдаемые с тяжелым водородом» . Труды Королевского общества A: математические, физические и инженерные науки . Королевское общество. 144 (853): 692–703. DOI : 10.1098 / RSPA.1934.0077 . ISSN 1364-5021 . 
  4. ^ Элмор, Уильям С .; Так, Джеймс Л .; Уотсон, Кеннет М. (1959). «Об инерционно-электростатическом удержании плазмы». Физика жидкостей . Издательство AIP. 2 (3): 239. DOI : 10,1063 / 1,1705917 . ISSN 0031-9171 . 
  5. ^ WH Wells, Bendix Aviation Corporation (частное сообщение, 1954)
  6. ^ "Некоторые критерии для энергетического термоядерного реактора" Дж. Д. Лоусон, Исследовательское учреждение по атомной энергии, Харвелл, Беркс, 2 ноября 1956 г.
  7. ^ Град, Х. Теория геометрий с выступами, I. Общий обзор, NYO-7969, Inst. Математика. Наук, Нью-Йоркский университет, 1 декабря 1957 г.
  8. ^ Берковиц, J., Теория Cusped геометрий, II. Потери частиц, NYO-2530, Inst. Математика. Sci., Нью-Йоркский университет, 6 января 1959 г.
  9. ^ Картлидж, Эдвин. Тайный мир любительского синтеза. Physics World, март 2007: IOP Publishing Ltd, стр. 10-11. ISSN 0953-8585 . 
  10. ^ Патент США 3258402 28 июня 1966
  11. ^ Патент США 3,386,883 4 июня 1968 г.
  12. ^ a b c Хирш, Роберт Л. (1967). «Инерциально-электростатическое удержание ионизированных термоядерных газов». Журнал прикладной физики . 38 (7): 4522–4534. Bibcode : 1967JAP .... 38.4522H . DOI : 10.1063 / 1.1709162 .
  13. ↑ Лайман Дж. Спитцер, "Физика полностью ионизированных газов" 1963 г.
  14. ^ Келли, GG (1967-01-01). «Устранение амбиполярных потенциальных потерь в магнитной ловушке». Физика плазмы . IOP Publishing. 9 (4): 503–505. DOI : 10.1088 / 0032-1028 / 9/4/412 . ISSN 0032-1028 . 
  15. ^ a b «Зеркальные системы: топливные циклы, сокращение потерь и рекуперация энергии» Ричарда Ф. Поста, конференции по ядерному термоядерному реактору BNES в лаборатории Калхэма, сентябрь 1969 года.
  16. ^ Садовский, М (1969). "Сферические мультипольные магниты для исследования плазмы". Rev. Sci. Instrum . 40 (12): 1545. Bibcode : 1969RScI ... 40.1545S . DOI : 10.1063 / 1.1683858 .
  17. ^ "Конфайнмент плазмы par un Systemem Polyedrique a 'Courant Alternatif", Z. Naturforschung Vol. 21 н. С. 1085–1089 (1966)
  18. ↑ Лаврентьев, О.А. (1975). «Электростатические и электромагнитные высокотемпературные плазменные ловушки». Анна. NY Acad. Sci . 251 : 152–178. Bibcode : 1975NYASA.251..152L . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1975.tb00089.x .
  19. ^ a b Р. В. Бюссар в патенте США № 4826646 «Метод и устройство для управления заряженными частицами», выданном 2 мая 1989 г.
  20. ^ Д-р Роберт Бюссар (лектор) (2009-11-09). «Стоит ли Google перейти на ядерную энергетику? Чистая, дешевая, ядерная энергия (нет, правда)» (Flash-видео). Google Tech Talks. Google. Проверено 3 декабря 2006.
  21. ^ Krall, NA; Coleman, M .; Maffei, K .; Lovberg, J .; Jacobsen, R .; Бюссар, RW (1995). «Формирование и поддержание потенциальной ямы в квазисферической магнитной ловушке» . Физика плазмы . 2 (1): 146–158. Bibcode : 1995PhPl .... 2..146K . DOI : 10.1063 / 1.871103 . S2CID 55528467 . 
  22. ^ «Инерциальный электростатический синтез (IEF): будущее чистой энергии» (документ Microsoft Word). Корпорация преобразования энергии / материи. Проверено 3 декабря 2006.
  23. ^ a b c d e f g "Фундаментальные ограничения для систем термоядерного синтеза плазмы, не находящихся в термодинамическом равновесии" Тезис, Тодд Райдер, июнь 1995 г.
  24. ^ a b Невинс, WM (1995). «Может ли инерционное электростатическое удержание работать за пределами шкалы времени столкновений ионов с ионами?» . Физика плазмы . Издательство AIP. 2 (10): 3804–3819. DOI : 10.1063 / 1.871080 . ISSN 1070-664X . 
  25. ^ http://iec.neep.wisc.edu/results.php «Временная шкала лаборатории IEC», доступ к которой осуществляется 1-25-2014.
  26. ^ a b Майли, Джордж Х. (1999). «Портативный нейтронный / перестраиваемый источник рентгеновского излучения на основе инерционного электростатического удержания». Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: Ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование . Elsevier BV. 422 (1–3): 16–20. DOI : 10.1016 / s0168-9002 (98) 01108-5 . ISSN 0168-9002 . 
  27. ^ Майли Абстракционизм, www.avrc.com/Miley_abstract_accomplishments.doc
  28. ^ Майли, Джордж Х .; Свед, Дж. (2000). "Термоядерный источник нейтронов звездообразного режима МЭК для NAA - статус и дальнейшие разработки". Appl Radiat Isot . 53 (4–5): 779–83. DOI : 10.1016 / s0969-8043 (00) 00215-3 . PMID 11003520 . 
  29. ^ «Жизнь с ядерным реактором» The Wall Street Journal, интервью с Сэмом Шехнером, https://www.youtube.com/watch?v=LJL3RQ4I-iE
  30. ^ "The Neutron Club", Ричард Халл, доступ 6-9-2011, http://prometheusfusionperfection.com/category/fusor/
  31. ^ "Fusor.net" . www.fusor.net .
  32. ^ a b c «Эксперимент с многополюсным ионным пучком», презентация, Алекс Клиен, 7–8 декабря 2011 г., 13-й американо-японский семинар IEC, Сидней, 2011 г.
  33. ^ http://nextbigfuture.com/2011/05/fp-generation-fusion-project-was-funded.html Архивировано 2 февраля 2014 г.на Wayback Machine , дата обращения: 1-25-2014, «Создание FP финансируется»
  34. ^ a b c "Эксперимент с несколькими линиями амбиполярного рециркулирующего луча" Стендовая презентация, 2011 г., американо-японская конференция IEC, доктор Алекс Кляйн
  35. ^ а б Барнс, округ Колумбия; Chacón, L .; Финн, JM (2002). «Равновесие и низкочастотная устойчивость однородной плотной бесстолкновительной сферической системы Власова». Физика плазмы . Издательство AIP. 9 (11): 4448–4464. DOI : 10.1063 / 1.1510667 . ISSN 1070-664X . 
  36. ^ a b c Митчелл, ТБ; Шауэр, ММ; Барнс, округ Колумбия (1997-01-06). «Наблюдение сферического фокуса в ловушке Пеннинга электронов». Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 78 (1): 58–61. DOI : 10.1103 / physrevlett.78.58 . ISSN 0031-9007 . 
  37. ^ Ph.D. Диссертация "Улучшение удержания частиц в инерционном электростатическом синтезе для обеспечения мощности и движения космических аппаратов", Карл Дитрих, МАССАЧУСЕТСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ФЕВРАЛЬ 2007
  38. ^ Ph.D. Диссертация «Повышение времени жизни и поведения синхронизации в устройствах Fusion IEC с Mutlt-grid», Том МакГуайр, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ МАССАЧУСЕТС, ФЕВРАЛЬ 2007
  39. ^ a b c «Phoenix Nuclear Labs достигает рубежа по производству нейтронов», пресс-релиз PNL от 1 мая 2013 г., Росс Радел, Эван Сенгбуш
  40. ^ SirPhilip (размещение по электронной почте от "RW Bussard") (2006-06-23). «Фьюжн, а?». Форумы Образовательного фонда Джеймса Рэнди. Проверено 3 декабря 2006.
  41. ^ a b «Пришествие чистого ядерного синтеза: сверхмощные космические мощности и двигательные установки», Роберт В. Бюссар, доктор философии, 57-й Международный астронавтический конгресс, 2–6 октября 2006 г.
  42. ^ М. Саймон (2007-10-08). «Сдал доктор Роберт В. Бюссар». Классические ценности. Проверено 9 октября 2007.
  43. ^ «A - Исследование устройств для термоядерного синтеза Polywell, номер заявки: N6893609T0011». Федеральные возможности для бизнеса. Октябрь 2008. Проверено 7 ноября 2008 г.
  44. ^ «A - Плотность плазмы с пространственным разрешением / энергия частиц, номер запроса: N6893609T0019». Федеральные возможности для бизнеса. Октябрь 2008. Проверено 7 ноября 2008 г.
  45. ^ «Техническое задание по исследованию концепции перспективной газовой электростатической энергии (AGEE)» (PDF). ВМС США. Июнь 2009. Проверено 18 июня 2009 г.
  46. ^ Карр, М .; Хачан, Дж. (2010). «Зависимость виртуального катода в Polywell ™ от тока катушки и фонового давления газа» . Физика плазмы . 17 (5): 052510. Bibcode : 2010PhPl ... 17e2510C . DOI : 10.1063 / 1.3428744 .
  47. ^ Карр, Мэтью (2011). «Низкое бета-ограничение в Polywell, смоделированное с помощью традиционных теорий точки возврата» . Физика плазмы . 18 (11): 11. Bibcode : 2011PhPl ... 18k2501C . DOI : 10.1063 / 1.3655446 .
  48. ^ Гаммерсхолл, Девид; Карр, Мэтью; Корниш, Скотт (2013). «Масштабный закон удержания электронов в полияночном устройстве с нулевым бета-коэффициентом». Физика плазмы . 20 (10): 102701. Bibcode : 2013PhPl ... 20j2701G . DOI : 10.1063 / 1.4824005 .
  49. ^ a b Carr, M .; Хачан, Дж. (2013). «Смещенный зондовый анализ формирования потенциальной ямы только в электронном магнитном поле Поливелла с низким бета-коэффициентом» . Физика плазмы . 20 (5): 052504. Bibcode : 2013PhPl ... 20e2504C . DOI : 10.1063 / 1.4804279 .
  50. ^ «Моя учетная запись | .xyz | для каждого веб-сайта, везде®» . Архивировано из оригинала на 2013-12-03 . Проверено 25 января 2014 .
  51. ^ Карл Greninger (16 сентября 2012). «Обзор Северо-Западного ядерного консорциума в 2012 году» - через YouTube.
  52. ^ «Марк поддерживает Новости, Видео, Обзоры и Сплетни - Gizmodo» . Gizmodo .
  53. ^ «Прометей Fusion Perfection» . Прометей Fusion Perfection .
  54. ^ Spodak, Кэсси. «Человек днем ​​создает веб-страницы, а ночью - термоядерные реакторы» . CNN.
  55. ^ Inertial Electrostatic Confinement (IEC) Fusion, основы и приложения, ISBN 978-1-4614-9337-2 (печать) 978-1-4614-9338-9, опубликовано 26 декабря 2013 г. 
  56. ^ http://www.fusor.net/ , дата обращения 7-2014.
  57. ^ Ольденбург, великолепный веб-дизайн Бремен. «- Gradel - генераторы нейтронов новейшей технологии с множеством возможных применений» . www.nsd-fusion.com .
  58. ^ Евстатиев, Э.Г .; Небель, РА; Chacón, L .; Park, J .; Лапента, Г. (2007). «Нейтрализация пространственного заряда в плазме инерционной электростатической связи» . Phys. Плазма . 14 (4): 042701. Bibcode : 2007PhPl ... 14d2701E . DOI : 10.1063 / 1.2711173 .
  59. ^ Periodically Oscillating Plasma Sphere (POPS) Архивировано 13 апреля 2013 г. в Archive.today
  60. ^ Парк, Дж .; и другие. (2005). «Экспериментальное наблюдение периодически колеблющейся плазменной сферы в сеточном инерционном устройстве электростатического удержания» . Phys. Rev. Lett . 95 (1): 015003. Bibcode : 2005PhRvL..95a5003P . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.95.015003 . PMID 16090625 . 
  61. ^ а б Барнс, округ Колумбия; Небель, РА (1998). «Устойчивые тепловые равновесные сферические плазменные колебания большой амплитуды в устройствах электростатического удержания». Физика плазмы . Издательство AIP. 5 (7): 2498–2503. DOI : 10.1063 / 1.872933 . ISSN 1070-664X . 
  62. ^ RA Nebel и DC Barnes, Fusion Technol. 38, 28, 1998.
  63. ^ Куриленков, Ю. К .; Тараканов В.П .; Гуськов, С.Ю. (2010). «Инерционное электростатическое удержание и ядерный синтез в межэлектродной плазме наносекундного вакуумного разряда. II: Моделирование частиц в ячейках». Отчеты по физике плазмы . Pleiades Publishing Ltd. 36 (13): 1227–1234. DOI : 10.1134 / s1063780x10130234 . ISSN 1063-780X . S2CID 123118883 .  
  64. ^ С. Крупакар Мурали и др., «Углеродные нанотрубки в термоядерных реакторах IEC», Ежегодное собрание ANS 2006, 4–8 июня, Рино, Невада.
  65. ^ "Расчеты Власова – Пуассона времен удержания электронов в устройствах Polywell ™ с использованием метода стационарных частиц в ячейках". Заседание DPP13 Американского физического общества. Проверено 1 октября 2013.
  66. ^ "Измерения электростатического потенциала и теории точки острия, примененные к устройству термоядерного синтеза с низким бета-излучением", докторская диссертация, Мэтью Карр, 2013 г., Сиднейский университет
  67. ^ Б Bussard, RW (1991). "Некоторые физические аспекты магнитного инерциально-электростатического удержания: новая концепция термоядерного синтеза сферических сходящихся потоков". Технология Fusion . 19 (2): 273. DOI : 10,13182 / FST91-A29364 .
  68. ^ Ловушки Пеннинга
  69. ^ Барнс, округ Колумбия; Небель, РА; Тернер, Лист (1993). «Производство и применение плотной плазмы-ловушки Пеннинга». Физика жидкостей B: Физика плазмы . Издательство AIP. 5 (10): 3651–3660. DOI : 10.1063 / 1.860837 . ISSN 0899-8221 . 
  70. ^ "Динамика ионов в ловушке электростатического ионного пучка", http://www.weizmann.ac.il/conferences/frisno8/presentations05/thursday/Zajfman.pdf Презентация, Даниэль Зайфман
  71. ^ [1]
  72. ↑ Алекс Кляйн, личное интервью, 30 апреля 2013 г.
  73. ^ Хеддич, Джон; Боуден-Рид, Ричард; Хачан, Джо (1 октября 2015 г.). «Термоядерный синтез в устройстве инерционного электростатического удержания с магнитной экранированной сеткой». Физика плазмы . 22 (10): 102705. arXiv : 1510.01788 . Bibcode : 2015PhPl ... 22j2705H . DOI : 10.1063 / 1.4933213 .
  74. ^ Розенберг, М .; Krall, Николас А. (1992). «Эффект столкновений в поддержании немаксвелловского распределения плазмы в сферически сходящемся ионном фокусе». Физика жидкостей B: Физика плазмы . Издательство AIP. 4 (7): 1788–1794. DOI : 10.1063 / 1.860034 . ISSN 0899-8221 . 
  75. ^ Невинс, WM (17 июля 1998). "Возможность создания термоядерного реактора на встречных пучках" . Наука . 281 (5375): 307a – 307. DOI : 10.1126 / science.281.5375.307a .
  76. ^ Бриллюэн, Леон (1945-04-01). «Теорема Лармора и ее значение для электронов в магнитных полях». Физический обзор . Американское физическое общество (APS). 67 (7–8): 260–266. DOI : 10.1103 / Physrev.67.260 . ISSN 0031-899X . 
  77. ^ "Предел Бриллюэна для электронной плазмы, удерживаемой на магнитных поверхностях" Аллен Х. Бузер, Департамент прикладной физики и прикладной математики Колумбийского университета, Нью-Йорк, 10027, http://www-fusion.ciemat.es/SW2005/abstracts/BoozerAH_SW.pdf
  78. ^ a b Ольденбург, потрясающий веб-дизайн Бремена. «- Gradel - генераторы нейтронов новейшей технологии с множеством возможных применений» . www.nsd-fusion.com .
  79. ^ Обсуждение. Веб-презентация «Коммерческие приложения устройств IEC», проведенная Девлином Бейкером, 3 декабря 2013 г. http://sproutvideo.com/videos/189bd8bd131be6c290
  80. ^ Bölükdemir, AS; Akgün, Y .; Алачакыр, А. (23 мая 2013 г.). «Предварительные результаты экспериментальных исследований устройства инерционного электростатического удержания низкого давления». Журнал термоядерной энергии . ООО "Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа". 32 (5): 561–565. DOI : 10.1007 / s10894-013-9607-Z . ISSN 0164-0313 . S2CID 120272975 .  
  81. ^ «Экспериментальное исследование иранского термоядерного устройства с инерционным электростатическим удержанием в качестве генератора непрерывных нейтронов» В. Дамиде, Журнал термоядерной энергии, 11 июня 2011 г.
  82. ^ «Обзор исследований IEC в Tokyo Tech». Эйки Хотта, 15-й ежегодный американо-японский семинар IEC, 7 октября 2013 г., http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/beam/iec2013/presentation/1-2.pdf Архивировано 21декабря 2013 г., Вайбак машина
  83. ^ RP Ashley, GL Kulcinski, JF Santarius, SK Murali, G. Piefer, 18-й симпозиум IEEE / NPSS по технологии термоядерного синтеза, IEEE # 99CH37050, (1999)
  84. ^ a b «Улучшение удержания частиц при инерционном электростатическом синтезе для обеспечения мощности и движения космических аппаратов», ПРЕДСТАВЛЕННОЕ В ОТДЕЛЕНИЕ АЭРОНАВТИКИ И АСТРОНАВТИКИ, Карл Дитрих, февраль 2007 г.
  85. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2014-08-12 . Проверено 23 июля 2014 .CS1 maint: archived copy as title (link)
  86. ^ Zaeem, Alireza Asle; Гафурифард, Хасан; Садигзаде, Асгар (2019). «Увеличение тока разряда в инерционном синтезе с электростатическим удержанием с помощью сильного импульсного магнитного поля». Вакуум . Elsevier BV. 166 : 286–291. DOI : 10.1016 / j.vacuum.2019.05.012 . ISSN 0042-207X . 
  87. ^ Чан, Юнг-Ан; Хердрих, Георг (2019). «Выделение струи и определение характеристик в инерционном электростатическом удерживающем устройстве». Вакуум . Elsevier BV. 167 : 482–489. DOI : 10.1016 / j.vacuum.2018.07.053 .
  88. ^ Чан, Юнг-Ан; Хердрих, Георг (2019). «Влияние размеров катода на разрядные характеристики инерционного двигателя с ограничением электростатического заряда». Международная конференция по электродвигателям 2019 : IEPC-2019–292.

Внешние ссылки [ править ]

  • Polywell Talk в Microsoft
  • Домашняя страница МЭК Университета Висконсин-Мэдисон
  • Обзор IEC
  • Из материалов летнего исследования Fusion 1999 г. (Сноумасс, Колорадо):
  • Резюме физических аспектов некоторых новых концепций
  • Инерциально-электростатическое удержание (МЭК) термоядерной плазмы с сетками
  • Фьюжн с телевидения? (American Scientist Magazine, июль-август 1999 г.)
  • Должен ли Google перейти на ядерную технологию? Чистая, дешевая, ядерная энергия (нет, правда)
  • NSD-Gradel-Fusion , NSD-Gradel-Fusion (Люксембург)