- Hirsch - Farnsworth fusor: a legegyszerűbb (forró-)fúziós szerkezet, egy (CRT) TV képcsőhöz hasonló (minden szempontból: bonyolultság, kialakítás, veszélyesség)
- Combined_rf_trap
- Polywell is jobb lehet, mint a tokamak,
- "electrostatic well" potenciálkút csapdák
- de igazán jó kiindulási alap a Quadrupole_ion_trap
- 1953-as találmány, Paul Wolfgang Nobel díja (1989?)
- és alighanem még jobb a mi módosító javaslatunkkal, 3 fázisú gerjesztéssel
Miért is nem elég 2 szembefordított tût nagyfrekvenciásan gerjeszteni ? (kis DC offset-tel). A dipole-antenna mezejének irányát ismerjük. Itt a dipole vonalában szinte nulla a mezõ. Gondolom azért nem túl jó csapda ez, mert ott a gradiens csekély. Nemcsak hogy középen kis mezõt, hanem a környékén nagy gradienst kell létrehozni.
CCP és ICP (ICP-MS)
Gál - Felföldi Axiálgyorsításos Körtánc Ion-Gyorsító / Csapda (CBFR proposal. Colliding Beam Fusion Reactor)
A quadrupole ioncsapdának egy továbbgondolása, számos előnnyel, pl. a Bremsstrahlung csökkentése
- egy hosszú vákumcső 2 végében kis plazmagolyót generálunk
- ezeket fogjuk radiálisan polarizálni, és forgatva egymással szembe egyre nagyobb menetemelkedésű pályán gyorsítani,végül az ionokat középen ütköztetni (meleg-) fúzió létrehozása céljából. Szinte bármilyen üzemanyag szóba jöhet: D-D, D-T, p+ Li-7 vagy p+ és B-11
- a folyamatos plazmaáram (a működési elvből következően) nem jó. Csak pulzáló üzemmódban tud üzemelni
- legalabb 2xNx3 elektróda, legalább 3 fazis szukseges
- A háromfázisú motorhoz hasonlóan, egy síkban min 3 vagy 4 antenna-cikk segítségével RST fazisu meghajtassal körtáncban tartanánk az ionokat és az elektronfelhőt.
- A "következő" 3 elektróda pontosan szinkronizálva, kis fáziskéséssel úgy gyorsítja a plazmát, hogy nemcsak csavarja, hanem előre is gyorsítja (vektorosan felrajzolva ez jól szemléltethető).
- talán kissé meglepő, de az elektronfelhő vontatja magával az ionfelhőt. Ezért kell a szakaszos plazmagenerálás
- Végül a legjobb szemtől-szembe ütközéseket hozzuk létre. Akár azonos magokkal (D-D), akár különböző relatív töltésű, D-T (ezek akár 10-20keV alatt), Li és p+ (100 keV alatt) vagy B-11 és p+ magokkal (utóbbi esetben 100keV felett) dolgozhatunk
- a legnagyobb fajlagos toltesu elektronok felhoje meg kivul tancol korbe korbe, kellemes tavolsagra a pozitiv magoktol. A Brehmsstrahlung ezaltal minimalizalhato.
Nem ugyanez a Contra-rotating plasma system United States Patent 3132996 (kulcsszavas kereséssel találtam rá, mint "újdonságrontó" anyagra)
A jellemző alpha részecskék energiája / 2e feszültségre (pl. 1.5 millió Volt-ra) fel lehet tölteni a falat. Aztán a fúziós ráta szerinti egyenáramot ki lehet belőle venni. p+ és B-11 fúziójakor az energiát nem semleges neutronok, hanem töltött héliummagok hozzák, ezért (gázturbina nélkül) ki lehet venni akár az energia 95%-át elektromos energia formájában.
Az axiális rezgések (amihez elég lenne 2x3 elektróda) nem lennének elégségesek: az elektronok megtáncoltatására kiváló (akár 30keV - os energiaszinttel), az ionok éppen csak recegnének belül, 1/10000 akkora úthosszat (ezzel feszültséget) megmászva. Ezért az axiális gyorsítás szükséges !
Minimális gazdaságos méret - Ütközések gyakorisága
Nem csak az a kérdés, hogy lehet-e ezzel a módszerrel fúziós energianyereséget kicsikarni.
alapján minden bizonnyal lehet: "Operating regimes with fusion power to ion input power ratios (Q-value) >100 have been identified."
hanem hogy mekkora, és milyen pontos berendezés (és vezérlés) szükséges.
Alighanem nagyon pontos bemérést, rendszeres kalibrálást kíván, ami a fejlesztés legköltségesebb része lehet.
Ugyanis ha a polarizált plazmapont elég "nagy" nyomású (elég rövid relatív ütközési úthossz), akkor az elsõ, fúziót nem eredményezõ ütközés után a szóródott atommag további esélyt kap újabb ütközésre. Körülötte viszont elég kis nyomású (pl. 10e-4 mbar vagy még jobb) vákum kívánatos, hogy azzal kevés zavaró ütközés legyen
Nehézségek:
- "pontplazmát" létrehozni megfelelõ helyen, a gyorsító-"zene" ütemével szinkronban
- ha az elektróda kialakítása vagy a feszültségek pontatlanok, akkor
- a pontplazma "lekési" a gyorsítást
- vagy a szembe száguldó magok elkerülhetik egymást (ha a másik elektronfelhõjébe szaladnak, röntgensugárzást és veszteséget létrehozva). Minden bizonnyal kétdimenzióban meg kell találni azt a kis "hegyecskét", ahol a két nyaláb frontálisan ütközik, és ezen folyamatos szabályzással rajta tartani a gyorsítórendszert. Ezen a "sweet-spot" hegyecskén kívül a Q drasztikusan és gyorsan csökkenni fog. Lehetséges, hogy pár milliméteres térben pár mikron nagyságú részbe kell belõni, másként fogalmazva 1:1 millióhoz részbe beletalálni. (ha elég érzékeny a mérés, már a szélét észre lehet talán venni, és pár tízezer "vaklövéses" méréssel közelkerülve, végül ráközelítve ki lehet fogni - aztán rajta kell maradni, meglovagolni, ha esetleg az elektródák kopása miatt elmászik (a feszültségingadozásokat mérni és kompenzálni tudjuk).
Veszteségek számítása 580keV p, B-11 esetre (sokkal rosszabbak a viszonyok, mint 10-20keV-os DT esetén)
Keresse már meg valaki a p+ Li-7 fúziós cross section-t 60-100keV ütközésre.
Egyéb alkalmazások: űrvontató ("space-tug")
Tulajdonképpen a bolygóközi űrrepülés végtelenül gazdaságtalan a fentihez hasonló nagy "specific impulse"-ú "ion-thruster" nélkül.
- More efficient RF plasma electric thruster United States Patent 6293090
- elmagyarázza, hogy az elektronokat szokás gyorsítani (ugyanis az ionokat nehéz). Ebben igaza van. A legtöbb készülékben az elektronok termikusan adják át az energiát az ionoknak. Ez nem hatékony módszer. A Gál-Felföldi Ion-gyorsítóban az elektronok elektrosztatikusan húzzák maguk után az ionokat. Bár ez a méretet (egyszerre felgyorsított ionok számát) a gyakorlatban némileg korlátozza, a veszteségeket nagymértékben csökkenteni tudja.
Egyenfeszültségű "koncentrikus" elektrosztatikus csapda - a Farnsworth fusorhoz hasonló szerkezet, de belülről jön az ion-utánpótlás.
- szükséges vákum (előzetes becslés): 1 Pa alatt, 1e-2 .. 1e-4 mbar (diffúziós szivattyúval létrehozható)
- a H2 középen lépne be (nagyon kis gázáram).
- nagyfrekvenciás "kondenzátor" rögtön még középen ionizálná
- az elektronok a közeli anódhoz repülnek, önkényesen nevezzük ezt GND-nek (0V potenciál), elvileg akár a kondi egyik fegyverzete is lehet
- "katódgömbrács": a p+ protonok a tetraéder (vagy gömböt egyéb módon közelítő, pl. kocka élei) rácshoz (-60kV katód) repülnek. Ez a rács nagyon vékony (pár mikron) fóliából lenne (pl. Li-7 -ből, ami persze többszörös kihívás, pl. mert levegőben igen reakcióképes - de a nukleáris reakció alatt is degradálódik.)
- A 7% Li-6 a kísérletek során nem zavar, végleges verziónál érdemes elválasztani - könnyű elemeknél ez nem túl nehéz.
- a szilárdtest nem biztos, hogy ideális a fúzió helyének, de sok hasznos eredményt adhat a bonyolultabb körtánc csapda méretezéséhez.
- természetesen U-238 katóddal is ki lehet próbálni. Nem csak gyors neutronokkal lehet szétbombázni (mint pl. a kétfokozatú termonukleráris fission-fusion-fission, fission-fusion-fission fegyverekben), hanem ionokkal is - kérdés persze, hogy átlagosan hány MeV-ot kell befektetni a 180 MeV kinyeréséhez
- kétségtelen, hogy a kellően felgyorsított protonok egy része egyesül a Li-7 (vagy B-11 vagy egyéb anyaggal). A kérdés, hogy mennyi alakul át értéktelen röntgen-"hővé". kb. 1% körüli fúzió lenne szükséges.
- A két alfa atommag (B-11 esetén 3) részecske úgy kapja meg a 17.2 MeV energiát, hogy az impulzusmegmaradás közben teljesül, lényegében (majdnem 0 összimpulzus) ellentétes irányban indulnak el. Ezért jó, ha vékony a fólia, hogy ne nyelje el az alfák közel 50%-át (amik befelé indulnak el).
- Legkívül van egy (Li-7 esetén kb.) +4MV -ra töltött anód-köpeny. Ez elvileg lehet akár alufólia is. (pl. ha a vákumot egy külső üvegedény tartja). A 8MeV+ alfák ezt elérik, és elrabolnak pár elektront
- vagyis egyenfeszültségű generátorként viselkedik
- a kísérleti mérések során nem szükséges ilyen nagy feszültség: ahhoz, hogy a pozitív ionoknak ne legyen kedve továbbrepülni kifelé, hanem (tipikusan néhány oszcilláció után) a katódrácsba csapódjanak elég +30kV ide is (ami lehetővé teszi a relatíve kis átmérőjű anódköpeny használatát - az energiatermelő változathoz a kívánt térerősséghez alighanem muszáj nagy méretarányt biztosítani - ami külön kihívás). Áramot persze mérni kell
- itt látható annak fontossága, hogy ionizáció csak a katódgömbön belül történjen. Ugyanis ami ionok kint keletkeznek, azok elektronja ide repül (nem bentre a középponti anódhoz), ez nemkívánatos parazita disszipáció ami a hasznos teljesítményt csökkenti
Ehhez hasonló szerkezettel (16.ker Dekob laborban láttam), de nem célirányos kialakítással mértek molibdén katóddal néha energiatöbbletet (visszarúgást, amikor többet adott vissza, mint amit beletápláltak). Roppant érzékeny szerkezet, nem tudják rendszeresen reprodukálni, felületi (csúcsokat használ) kialakítástól és szennyeződésektől sokminden függ.
Feltételezem, hogy a kiszakított alfák (és egyéb + töltésű részecskék) csak egy része tudott hasznos munkaként "visszarúgni". Mert a csövet nem arra tervezték, hogy "spallation" (vagy egyéb atommag reakció) eredményét energiává alakítsa, csak kis hányadát tudja (talán a 4r*r*pi -nek 1-2%-át)
Frekvencia
Az ICP-MS oldalról: "field changes at high frequency (usually 27.12 million cycles per second)"
Vagyis a 27.12 és (sok más helyen) PONTOSAN a FELÉVEL a 13.56 MHz -el találkozni igen gyakran. MIért PONTOSAN ennyivel ? Ez az argonnal van kapcsolatban ? Más gáz (pl. D ) esetén mi a legjobb ?
Ennyi kell az osszes elektron lerázásához ?
Megjegyzés: a hullámhossz 11.06 m ill. 22.12m jóval nagyobb, mint a tartály mérete.
Közvetlen elektromos átalakítás (direct conversion of energy)
Alfa-sugárzó bomlás vagy p+Li-7 ill. p+B-11 esetén közel azonos sebességű alfa részecskék elektromos árammá (általában 1-5 millió V) alakítása triviális.
Ha viszont többféle energiájú töltött részecskénk van (akár hasadásból, akár bomlásból, akár fúzióból), akkor kicsit meg kell erőltessük az agyacskánkat, hogy osztályozva mindet a kívánt potenciálú fal felé tereljük (ezzel lehet jó hatásfokot elérni). Ilyesmit csinál ez is:
APPARATUS FOR THE CONVERSION OF HIGH TEMPERATURE PLASMA ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
Vákumszivattyú
Kell egy hagyományos térfogatkiszorításos (pl. "vane-type") vákumszivattyú és egy
Oil_diffusion_pump
Hasznos linkek:
- google: diffusion pump plasma radio amplifier quadropole fusion hydrogen radiation
- three phase rotation electrostatic polarised plasma colliding beam fusion cross.section
- jelent-e valamit, nem tudom, Rostoker szabadalmait gyakran megtalálom
- Bremsstrahlung
- ponderomotive force
- The World's Simplest Fusion Reactor (pdf) alapozás, hivatalos "tokamak kutatás", Farnsworth fusor, Bussard, alkalmazás atomrakétában, stb...
- US patent references
-
- ...
