Инерционное электростатическое удержание - Inertial electrostatic confinement

А фузор, демонстрируя ядерный синтез в звезда Режим

Инерционное электростатическое удержание, или IEC, это класс термоядерная энергия устройства, которые используют электрические поля ограничить плазма а не более распространенный подход с использованием магнитные поля нашел в энергия магнитного синтеза (MFE) конструкции. 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 аневтронный синтез топлива, которое предлагает ряд основных практических преимуществ и делает устройства IEC одним из наиболее широко изученных подходов к термоядерному синтезу.

Как отрицательно заряженный электроны и положительно заряженный ионы когда плазма движется 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 из-за их инерция. 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 синтеза, а не случайные столкновения с остальным топливом, основная масса плазмы не должна быть горячей, и системы в целом работают при гораздо более низких температурах. и уровни энергии, чем устройства MFE.

Одним из самых простых устройств IEC является фузор, состоящий из двух концентрических металлических проволочных сферических решеток. Когда сети заряжены до высокой Напряжение, 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 аналогичен синтез встречных пучков, хотя лучевые устройства линейные, а не сферические. Другие конструкции IEC, такие как поливелл, 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 "Максвелловский". Эти механизмы потерь кажутся выше, чем скорость синтеза в таких устройствах, а это означает, что они никогда не смогут достичь безубыточность слияния 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

Для каждого вольт что ион ускоряется, его кинетическая энергия соответствует увеличению температуры на 11,604 кельвины (К). Например, типичный термоядерный синтез с магнитным удержанием плазма 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, типичных электронно-лучевая трубка работает, возможно, 1/3 этот диапазон.

В предохранителях падение напряжения производится проволочной сеткой. Однако высокий проводимость потери происходят в фьюзерах, 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

1930-е годы

Марк Олифант адаптируется Кокрофт и Уолтон ускоритель частиц на Кавендишская лаборатория создать Тритий и Гелий-3 ядерным синтезом.[3]

1950-е годы

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

Трое исследователей в LANL в том числе Джим Так впервые теоретически исследовал 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 публикация Критерий Лоусона от Джон Д. Лоусон в 1957 году в Англии.[6] Это ставит минимальные критерии для проектов электростанций, которые осуществляют сварку с использованием горячей Максвелловский плазменные облака. Кроме того, исследуйте, как электроны ведут себя внутри Биконический бугорок, сделано Гарольд Град группа в Курантский институт в 1957 г.[7][8] Биконический куспид - это устройство с двумя одинаковыми магнитными полюсами, обращенными друг к другу (то есть север-север). Между ними могут быть захвачены электроны и ионы.

1960-е

Патент США 3,386,883 - 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 наблюдал, что электрический заряд будет накапливаться в областях трубки. 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 течение этого времени, Роберт Л. Хирш присоединился к Телевизионные лаборатории Фарнсворта и начал работу над тем, что стало фузор. Хирш запатентовал дизайн в 1966 году.[11] и опубликовал дизайн в 1967 году.[12] В Hirsch Машина представляла собой машину диаметром 17,8 см с падением напряжения 150 кВ и использовала ионные пучки для впрыска материала.

Одновременно с этим был опубликован ключевой текст по физике плазмы. Лайман Спитцер в Принстон в 1963 г.[13] Спитцер взял законы идеального газа и адаптировал их к ионизированной плазме, разработав многие фундаментальные уравнения, используемые для моделирования плазмы. Между тем, Магнитное зеркало теория и прямое преобразование энергии были разработаны Ричард Ф. Пост группа в LLNL.[14][15] Магнитное зеркало или магнитная бутылка похожи на биконический куспид, за исключением того, что полюса поменяны местами.

1980-е

В 1980 г. Роберт В. Бюссар разработал нечто среднее между фузор и магнитное зеркало, то поливелл. 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, Олег Лаврентьев в России.[16][17][18] Bussard запатентован [19] дизайн и получил финансирование от Агентство по уменьшению оборонной угрозы, DARPA и США Флот развить идею.[20]

1990-е

Бюссар и Николас Кролл опубликовал теорию и экспериментальные результаты в начале девяностых.[21][22] В ответ Тодд Райдер на Массачусетский технологический институт, под Лоуренс Лидский разработаны общие модели устройства.[23] Райдер утверждал, что устройство было фундаментально ограниченным. В том же 1995 году Уильям Невинс в LLNL опубликовал критику поливелл.[24] Невинс утверждал, что частицы будут накапливаться угловой момент, вызывая деградацию плотного ядра.

В середине девяностых годов публикации Бюссара стимулировали развитие фузоры на Университет Висконсина-Мэдисона и на Университет Иллинойса в Урбане-Шампейн. Машина Мэдисона была впервые построена в 1995 году.[25] Джордж Х. Майли команда в Иллинойсе построила 25-сантиметровый фузор, который произвел 107 нейтроны с использованием газообразного дейтерия[26] и открыл "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 Европе было разработано устройство IEC как коммерческий источник нейтронов компанией Daimler-Chrysler Aerospace под названием FusionStar.[28] В конце девяностых годов любитель Ричард Халл начал строить любительские фузоры в его доме.[29] В марте 1999 года он достиг нейтронной скорости 105 нейтронов в секунду.[30] Халл и Пол Шацкины основали fusor.net в 1998 году.[31] Через этот открытый форум сообщество любителей термоядерного синтеза осуществило ядерный синтез, используя самодельные фузоры.

2000-е

Несмотря на демонстрацию в 2000 году 7200 часов работы без ухудшения характеристик при высокой потребляемой 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 как система с линейной геометрией с улучшенной эффективностью и более высоким выходом нейтронов компанией NSD Ltd., которая стала НРД-Фьюжн GmbH в 2005 году.

В начале 2000 года Алекс Кляйн разработал нечто среднее между поливантом и ионными пучками.[32] С помощью Габор линзинг 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 Райдеров исследователи LANL рассудил, что колеблющаяся плазма может находиться в локальном термодинамическом равновесии, это побудило POPS и ловушки Пеннинга.[35][36] В это время, Массачусетский технологический институт исследователи заинтересовались фузоры для космического движения[37] и питание космических аппаратов.[38] В частности, исследователи разработали фузоры с несколькими внутренними клетками. В 2005 году Грег Пифер основал Phoenix Nuclear Labs развивать фузор в источник нейтронов для массового производства медицинских изотопов.[39]

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

2010-е

Публикации Бюссара побудили Сиднейский университет начать исследования по захвату электронов в поливеллы в 2010.[46] Группа исследовала теорию,[47] моделируемые устройства,[48] встроенные устройства, мерный отлов [49] и имитация отлова. Все эти машины были маломощными и недорогими, и все они имели небольшой бета соотношение. В 2010 году Карл Гренингер основал северо-западный ядерный консорциум, организацию, которая преподает принципы ядерной инженерии старшеклассникам, используя 60 кВ. фузор.[50][51] В 2012 году Марк Суппес привлек внимание,[52] в Бруклине[53] для фузора. Суппес также измерил захват электронов внутри поливелл.[54] В 2013 году первый учебник IEC был издан Джордж Х. Майли.[55]

Конструкции с клеткой

Fusor

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. Небольшое количество термоядерное топливо вводится (дейтерий газ самый распространенный). Напряжение между сетками вызывает ионизацию топлива. Положительные ионы падают вниз по направлению к отрицательной внутренней клетке. По мере их ускорения электрическое поле делает Работа на ионах, нагревая их до условий плавления. Если эти ионы сталкиваются, они могут сливаться. Фузоры также могут использовать ионные пушки а не электрические сети. Фузоры популярны у любителей,[56] потому что их легко построить, они могут регулярно производить синтез и являются практическим способом изучения ядерная физика. Фузоры также использовались как коммерческие нейтронный генератор для промышленного применения.[57]

Нет фузор приблизился к созданию значительного количества термоядерная энергия. Они могут быть опасны, если не будут приняты надлежащие меры, поскольку они требуют высокого напряжения и могут производить вредное излучение (нейтроны и рентгеновские лучи ). Часто ионы сталкиваются с клетками или стенкой. Эта проводит энергия от устройства ограничивает 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

При рассмотрении нетепловой плазма, рабочие на LANL понял, что рассеяние более вероятно, чем синтез. Это было связано с кулоновское рассеяние поперечное сечение больше, чем сечение плавления.[58] В ответ они построили POPS,[59][60] машина с проволочной клеткой, в которой ионы движутся в установившемся режиме или колеблются вокруг. Такая плазма может находиться в локальном термодинамическом равновесии.[61][62] Прогнозируется, что колебания ионов будут поддерживать равновесное распределение ионов все время, что устранит любые потери мощности из-за Кулоновское рассеяние, в результате чего чистый прирост энергии. Работая над этим дизайном, исследователи в России смоделировали дизайн POPS, используя Частица в ячейке код 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. Предложили углеродные нанотрубки можно использовать для построения катодных сеток.[64] Это также первое (предлагаемое) применение углеродных нанотрубок непосредственно в любом термоядерном реакторе.

Дизайн с полями

Несколько схем пытаются объединить Магнитное удержание и электростатический поля с IEC. Цель состоит в том, чтобы устранить внутреннюю проволочную клетку фузор, и возникающие проблемы.

Polywell

В поливелл использует магнитное поле для захвата электронов. Когда электроны или ионы движутся в плотное поле, они могут отражаться магнитное зеркало эффект.[15] А поливелл предназначен для захвата электронов в центре с плотным магнитным полем, окружающим их.[49][65][66] Обычно это делается с помощью шести электромагнитов в коробке. Каждый магнит расположен так, чтобы их полюса были обращены внутрь, создавая нулевая точка в центре. Электроны, захваченные в центре, образуют «виртуальный электрод». [67] В идеале это электронное облако ускоряет ионы до условий синтеза.[19]

Ловушка Пеннинга

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.

А Ловушка Пеннинга использует как электрическое, так и магнитное поля для захвата частиц, магнитное поле для ограничения частиц в радиальном направлении и квадрупольное электрическое поле для ограничения 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 LANL построил ловушку Пеннинга, чтобы проводить термоядерные эксперименты. Их устройство (PFX) было маленьким (миллиметры) и маломощным (одна пятая часть тесла, меньше десяти тысяч вольт) автомат.[36]

Мрамор

МРАМОР (множественный амбиполярный эксперимент с рециркуляцией пучка) представлял собой устройство, которое перемещало электроны и ионы вперед и назад по линии.[34] Пучки частиц отражались с помощью электростатический оптика.[70] Эта оптика создавала поверхности статического напряжения в свободном пространстве.[нужна 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 могут. Захват электронов и поведение плазмы измерялось методом Зонд 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 замедляются при повороте, проводят там много времени, что приводит к проводимость убытки.[72]

СМЕШИВАНИЕ

В эксперименте с мультипольным ионным пучком (MIX) ионы и электроны ускорялись до отрицательно заряженного электромагнита.[32] Ионы фокусировались с помощью Габор линзирование. У исследователя возникли проблемы с очень тонкой областью вращения ионов, очень близкой к твердой поверхности. [32] куда ионы могли уноситься.

С магнитной изоляцией

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

Общая критика

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 квазинейтральный, где в равной степени смешаны положительные и отрицательные стороны.[23]
  • У них было равномерно смешанное топливо.[23]
  • Они были изотропный, что означает, что его поведение было одинаковым в любом направлении.[23]
  • Плазма имела однородную энергию и температуру по всему облаку.[23]
  • Плазма представляла собой неструктурированную Гауссова сфера.

Райдер утверждал, что, если такая система будет достаточно нагрета, нельзя ожидать, что она будет производить полезную мощность из-за высокой Рентгеновский убытки.

Другие исследователи термоядерного синтеза, такие как Николас Кролл,[74] Роберт В. Бюссар,[67] Норман Ростокер и Монкхорст не согласились с этой оценкой. Они утверждают, что условия плазмы внутри машин IEC не являются квазинейтральными и имеют нетепловой распределения энергии.[75] Поскольку электрон имеет массу и диаметр намного меньше, чем ион, электронная температура могут отличаться на несколько порядков от ионов. Это может позволить оптимизировать плазму, в результате чего холодные электроны уменьшат радиация потери и горячие ионы поднимут слияние ставки.[41]

Термализация

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. При этом они обмениваются энергией, в результате чего их энергия распространяется (в Винеровский процесс ), направляясь к кривой колокола (или Функция Гаусса ) энергии. Райдер сосредоточил свои аргументы на популяции ионов и не касался обмена энергией между электронами или нетепловой плазма.

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

Райдер подсчитал, что после термализации плазмы радиация убытки превзойдут любое количество слияние генерируемая энергия. Он сосредоточился на определенном виде излучения: Рентгеновский радиация. Частица в плазме будет излучать свет каждый раз, когда она ускоряется или замедляется. Это можно оценить с помощью Формула лармора. Райдер оценил это для D-T (дейтерий-тритиевый синтез), D-D (дейтерий-синтез) и D-He3 (дейтерий-гелиевый 3-ядерный синтез), и что безубыточная работа с любым топливом, кроме D-T, затруднена.[23]

Основной фокус

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 перемешиваться из-за Электростатический Привлечение. 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 заправлено смесью дейтерий и тритий.[24]

Основная проблема фокусировки также была выявлена ​​в фузоры Тим Торсон в Университет Висконсина-Мэдисона во время его докторской работы в 1996 году.[1] Заряженные ионы будут двигаться, прежде чем начнут ускоряться в центре. Это движение могло быть закручивающим, когда ион Угловой момент, или просто тангенциальная скорость. Это начальное движение вызывает облако в центре фузор быть несосредоточенным.

Предел Бриллюэна

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

Поскольку реакции синтеза генерируют нейтроны, фузор был разработан в семейство компактных герметичных нейтронных генераторов с реакционной камерой. [78] для широкого спектра применений, требующих умеренного выхода нейтронов по умеренной цене. Источники нейтронов с очень высокой выходной мощностью могут использоваться для производства таких продуктов, как Молибден-99[39] и Азот-13, медицинские изотопы, используемые для ПЭТ сканы.[79]

Устройства

Государственные и коммерческие

  • Лос-Аламосская национальная лаборатория Исследователи разработали [61] POPS и ловушка для загона [35]
  • Управление по атомной энергии Турции В 2013 году эта команда построила 30 см фузор в Сарайкёйском ядерном исследовательском и учебном центре в Турции. Этот фузор может достичь 85 кВ и делать синтез дейтерия, производя 2.4×104 нейтронов в секунду.[80]
  • Корпорация ITT Hirschs оригинальная машина была 17.8 см диаметр машины с 150 кВ падение напряжения на нем.[12] В этой машине использовались ионные пучки.
  • Phoenix Nuclear Labs разработал коммерческий источник нейтронов на основе фузора, достигнув 3×1011 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 построили 60 см диаметр фузора, который может производить 2×107 нейтронов в секунду при 80 киловольт с использованием газообразного дейтерия.[81]

Университеты

  • 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 в Висконсин-Мэдисон имеет несколько крупных устройств с 1995 года.[83]
  • Университет Иллинойса в Урбане-Шампейн - Лаборатория термоядерных исследований построила фузор диаметром ~ 25 см, который произвел 107 нейтроны с использованием газообразного дейтерия.[26]
  • Массачусетский Институт Технологий - За докторскую диссертацию в 2007 г. Карл Дитрих построил фузор и изучил возможность его использования в двигательных установках космических кораблей.[84] Также, Томас Макгуайр хорошо изучил несколько фузоры для применения в космических полетах.[84]
  • Сиднейский университет построил несколько устройств IEC, а также маломощный, низкий коэффициент бета поливеллы. 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]
  • В Институт космических систем на Штутгартский университет, разрабатывает устройства IEC для исследования физики плазмы, а также электрическая силовая установка устройство, IECT (инерционный двигатель с ограничением статического электричества).[87], [88].

Смотрите также

Патенты

  • P.T. Фарнсворт, Патент США 3258402 , Июнь 1966 г. (Электрический разряд - ядерное взаимодействие)
  • P.T. Фарнсворт, Патент США 3,386,883 . Июнь 1968 г. (Метод и аппарат)
  • Хирш, Роберт, Патент США 3,530,036 . Сентябрь 1970 г. (Аппарат)
  • Хирш, Роберт, Патент США 3530497 . Сентябрь 1970 г. (Генерирующий аппарат - Hirsch / Meeks)
  • Хирш, Роберт, Патент США 3,533,910 . Октябрь 1970 г. (литий-ионный источник)
  • Хирш, Роберт, Патент США 3,655,508 . Апрель 1972 г. (уменьшение утечки плазмы)
  • Хирш, Роберт, Патент США 3,664,920 . Май 1972 г. (Электростатическое сдерживание)
  • Р. В. Бюссар, "Метод и устройство для управления заряженными частицами", Патент США 4826646 , Май 1989 г. (Метод и устройство - Магнитные сеточные поля).
  • Р. В. Бюссар, "Метод и устройство для создания и управления реакциями ядерного синтеза", Патент США 5,160,695 , Ноябрь 1992 г. (Метод и аппаратура - Ионно-акустические волны).
  • S.T. Брукс, «Ядерный термоядерный реактор», патент Великобритании GB2461267, май 2012 г.
  • Станко Т.В., «Устройство ядерного синтеза», патент Великобритании GB2545882, июль 2017 г.

использованная литература

  1. ^ а б Торсон, Тимоти А. (1996). Исследование ионного потока и термоядерной реакционной способности сферически сходящегося ионного фокуса (Кандидат наук.). Университет Висконсин-Мэдисон. OCLC  615996599.
  2. ^ Thorson, T.A .; Durst, R.D .; Fonck, R.J .; Зонтаг, A.C. (17 июля 1997 г.). «Характеристики реакционной способности термоядерного синтеза сферически сходящегося ионного фокуса». Термоядерная реакция. Международное агентство по атомной энергии (опубликовано в апреле 1998 г.). 38 (4): 495–507. Bibcode:1998NucFu..38..495T. Дои:10.1088/0029-5515/38/4/302.
  3. ^ Олифант, М. Л. Э .; 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. Дои: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. Дои:10.1063/1.1705917. ISSN  0031-9171.
  5. ^ У. Х. Уэллс, Bendix Aviation Corporation (частное сообщение, 1954)
  6. ^ "Некоторые критерии для энергетического термоядерного реактора" Дж. Д. Лоусон, Исследовательский центр 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-Йорк, 1 декабря 1957 г.
  8. ^ Берковиц Дж. Теория геометрий с выступами. II. Потери частиц, NYO-2530, Inst. Математика. Sci., Нью-Йорк, 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 г.
  11. ^ Патент США 3386883 4 июня 1968 г.
  12. ^ а б c Хирш, Роберт Л. (1967). «Инерциально-электростатическое удержание ионизированных термоядерных газов». Журнал прикладной физики. 38 (7): 4522–4534. Bibcode:1967JAP .... 38.4522H. Дои: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. Дои:10.1088/0032-1028/9/4/412. ISSN  0032-1028.
  15. ^ а б «Зеркальные системы: топливные циклы, сокращение потерь и рекуперация энергии» Ричарда Ф.Пост, конференция 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. Дои: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. N.Y. Acad. Наука. 251: 152–178. Bibcode:1975НЯСА.251..152Л. Дои:10.1111 / j.1749-6632.1975.tb00089.x.
  19. ^ а б Р. В. Бюссар в патенте США № 4826646 «Способ и устройство для управления заряженными частицами», выданном 2 мая 1989 г.
  20. ^ Доктор Роберт Бюссар (лектор) (09.11.2006). «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, N.A .; Coleman, M .; Maffei, K .; Lovberg, J .; Jacobsen, R .; Бюссар, Р. В. (1995). «Формирование и поддержание потенциальной ямы в квазисферической магнитной ловушке». Физика плазмы. 2 (1): 146–158. Bibcode:1995ФПл .... 2..146К. Дои:10.1063/1.871103. S2CID  55528467.
  22. ^ «Инерционный электростатический синтез (IEF): будущее чистой энергии» (документ Microsoft Word). Корпорация преобразования энергии / материи. Проверено 3 декабря 2006.
  23. ^ а б c d е ж г "Фундаментальные ограничения на системы термоядерного синтеза плазмы, не находящиеся в термодинамическом равновесии" Тезис, Тодд Райдер, июнь 1995 г.
  24. ^ а б Невинс, В. М. (1995). «Может ли инерционное электростатическое удержание работать за пределами шкалы времени столкновений ионов с ионами?». Физика плазмы. Издательство AIP. 2 (10): 3804–3819. Дои:10.1063/1.871080. ISSN  1070-664X.
  25. ^ http://iec.neep.wisc.edu/results.php "IEC Lab Timeline" по состоянию на 1-25-2014.
  26. ^ а б 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. Дои: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. Дои: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. ^ «Фусор.net». www.fusor.net.
  32. ^ а б 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 В архиве 2014-02-02 в Wayback Machine, дата обращения: 1-25-2014, "FP generation fredded"
  34. ^ а б c «Эксперимент с несколькими линиями амбиполярного рециркулирующего луча» Стендовая презентация, 2011 г., американо-японская конференция IEC, доктор Алекс Кляйн
  35. ^ а б Barnes, D.C .; Chacón, L .; Финн, Дж. М. (2002). «Равновесие и низкочастотная устойчивость однородной плотной бесстолкновительной сферической системы Власова». Физика плазмы. Издательство AIP. 9 (11): 4448–4464. Дои:10.1063/1.1510667. ISSN  1070-664X.
  36. ^ а б c Mitchell, T. B .; Schauer, M. M .; Барнс, Д. К. (1997-01-06). «Наблюдение сферического фокуса в ловушке Пеннинга электронов». Письма с физическими проверками. Американское физическое общество (APS). 78 (1): 58–61. Дои:10.1103 / Physrevlett.78.58. ISSN  0031-9007.
  37. ^ Кандидат наук. Диссертация "Улучшение удержания частиц в инерционном электростатическом синтезе для обеспечения мощности и движения космических аппаратов", Карл Дитрих, МАССАЧУСЕТСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ФЕВРАЛЬ 2007
  38. ^ Кандидат наук. Тезис "Повышение времени жизни и поведения синхронизации в Fusion-устройствах Mutlt-grid IEC", Том МакГуайр, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ МАССАЧУСЕТС, ФЕВРАЛЬ 2007
  39. ^ а б c «Phoenix Nuclear Labs достигает рубежа по производству нейтронов», пресс-релиз PNL от 1 мая 2013 г., Росс Радел, Эван Сенгбуш
  40. ^ SirPhilip (отправка электронного письма от "RW Bussard") (23.06.2006). «Фьюжн, а?». Форумы Образовательного фонда Джеймса Рэнди. Проверено 3 декабря 2006.
  41. ^ а б «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 - Пространственно разрешенная плотность плазмы / энергия частиц, номер заявки: N6893609T0019». Федеральные возможности для бизнеса. Октябрь 2008. Проверено 7 ноября 2008 г.
  45. ^ «Техническое задание для исследования концепции перспективной газовой электростатической энергии (AGEE)» (PDF). ВМС США. Июнь 2009. Проверено 18 июня 2009 г.
  46. ^ Carr, M .; Хачан, Дж. (2010). «Зависимость виртуального катода в Polywell ™ от тока катушки и фонового давления газа». Физика плазмы. 17 (5): 052510. Bibcode:2010PhPl ... 17e2510C. Дои: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. Дои:10.1063/1.3655446.
  48. ^ Гаммерсхолл, Девид; Карр, Мэтью; Корниш, Скотт (2013). «Масштабный закон удержания электронов в устройстве с нулевым бета-полином». Физика плазмы. 20 (10): 102701. Bibcode:2013ФПЛ ... 20дж2701Г. Дои:10.1063/1.4824005.
  49. ^ а б Carr, M .; Хачан, Дж. (2013). «Смещенный зондовый анализ формирования потенциальной ямы только в электронном магнитном поле Поливелла с низким бета». Физика плазмы. 20 (5): 052504. Bibcode:2013PhPl ... 20e2504C. Дои:10.1063/1.4804279.
  50. ^ "Моя учетная запись | .xyz | для каждого веб-сайта, везде®". Архивировано из оригинал на 2013-12-03. Получено 2014-01-25.
  51. ^ Карл Гренингер (16 сентября 2012 г.). «Обзор Северо-Западного ядерного консорциума в 2012 году» - через YouTube.
  52. ^ "Марк поддерживает новости, видео, обзоры и сплетни - Gizmodo". Gizmodo.
  53. ^ "Прометей Фьюжн Совершенство". Прометей Fusion Perfection.
  54. ^ Сподак, Кэсси. «Человек днем ​​создает веб-страницы, а ночью - термоядерные реакторы». CNN.
  55. ^ Инерционное электростатическое удержание (IEC) Термоядерный синтез, основы и приложения, ISBN  978-1-4614-9337-2 (Print) 978-1-4614-9338-9, опубликовано 26 декабря 2013 г.
  56. ^ http://www.fusor.net/, доступ 1-7-2014
  57. ^ Ольденбург, потрясающий веб-дизайн Бремена. «- Gradel - генераторы нейтронов новейшей технологии с множеством возможных применений». www.nsd-fusion.com.
  58. ^ Евстатиев, Э.Г .; Nebel, R.A .; Chacón, L .; Park, J .; Лапента, Г. (2007). «Нейтрализация пространственного заряда в плазме инерционной электростатической связи». Phys. Плазма. 14 (4): 042701. Bibcode:2007ФПЛ ... 14Д2701Е. Дои:10.1063/1.2711173.
  59. ^ Периодически колеблющаяся плазменная сфера (POPS) В архиве 2013-04-13 в Archive.today
  60. ^ Park, J .; и другие. (2005). «Экспериментальное наблюдение периодически колеблющейся плазменной сферы в сетчатом инерционном устройстве электростатического удержания». Phys. Rev. Lett. 95 (1): 015003. Bibcode:2005ПхРвЛ..95а5003П. Дои:10.1103 / PhysRevLett.95.015003. PMID  16090625.
  61. ^ а б Barnes, D.C .; Небель, Р. А. (1998). «Устойчивые тепловые равновесные сферические плазменные колебания большой амплитуды в устройствах электростатического удержания». Физика плазмы. Издательство AIP. 5 (7): 2498–2503. Дои:10.1063/1.872933. ISSN  1070-664X.
  62. ^ Р. А. Небель и Д. К. Барнс, 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. Дои:10,1134 / с1063780x10130234. 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 стационарного метода частиц в ячейках». Заседание DPP13 Американского физического общества. Проверено 1 октября 2013.
  66. ^ «Измерения электростатического потенциала и теории точечных выступов, применяемые к устройству для термоядерного синтеза с низким бета-полинуклеаром», докторская диссертация, Мэтью Карр, 2013 г., Сиднейский университет
  67. ^ а б Bussard, R.W. (1991). "Некоторые физические аспекты магнитного инерциально-электростатического удержания: новая концепция термоядерного синтеза сферических сходящихся потоков". Технология Fusion. 19 (2): 273. Дои:10.13182 / FST91-A29364.
  68. ^ Ловушки Пеннинга
  69. ^ Barnes, D.C .; Nebel, R.A .; Тернер, Лист (1993). «Производство и применение плотной плазмы с ловушкой Пеннинга». Физика жидкостей B: Физика плазмы. Издательство AIP. 5 (10): 3651–3660. Дои:10.1063/1.860837. ISSN  0899-8221.
  70. ^ «Динамика ионов в электростатической ионно-лучевой ловушке»,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. Дои: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. Дои:10.1063/1.860034. ISSN  0899-8221.
  75. ^ Невинс, В. М. (17 июля 1998 г.). "Возможность создания термоядерного реактора на встречных пучках". Наука. 281 (5375): 307a – 307. Дои: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. Дои: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. ^ а б Ольденбург, потрясающий веб-дизайн Бремена. «- Gradel - генераторы нейтронов новейшей технологии с множеством возможных применений». www.nsd-fusion.com.
  79. ^ Говорить. Веб-презентация «Коммерческие приложения устройств IEC», проведенная Девлином Бейкером, 3 декабря 2013 г. http://sproutvideo.com/videos/189bd8bd131be6c290
  80. ^ Bölükdemir, A. S .; 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. Дои:10.1007 / s10894-013-9607-z. ISSN  0164-0313. S2CID  120272975.
  81. ^ "Экспериментальное исследование иранского термоядерного синтеза с инерционным электростатическим удержанием в качестве генератора непрерывных нейтронов" В. Дамиде, Journal of Fusion Energy, 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 В архиве 2013-12-21 в Wayback Machine
  83. ^ Р.П. Эшли, Г.Л. Кульцински, Дж. Ф. Сантариус, С.К. Мурали, Г. Пифер, 18-й симпозиум IEEE / NPSS по технологии термоядерного синтеза, IEEE # 99CH37050, (1999)
  84. ^ а б «Улучшение удержания частиц в 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 оригинал на 2014-08-12. Получено 2014-07-23.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  86. ^ Заим, Алиреза Асл; Гафурифард, Хасан; Садигзаде, Асгар (2019). «Увеличение тока разряда в инерционном синтезе с электростатическим удержанием с помощью импульсного сильного магнитного поля». Вакуум. Elsevier BV. 166: 286–291. Дои: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. Дои:10.1016 / j.vacuum.2018.07.053.
  88. ^ Чан, Юнг-Ан; Хердрих, Георг (2019). «Влияние размера катода на разрядные характеристики инерционного двигателя с ограничением электростатического заряда». Международная конференция по электродвигателям 2019: IEPC-2019-292.

внешние ссылки