Термоядерный реактор минца

 

пп895227

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.12.76 (21) 2431940/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.82. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.82 (51) Я lyly.3

G 21В 1/02

Государственный комитет

СССР (53) УДК 621.039.6 (088.8) ао делам изобретений н открытий е

Е. Д. Науменко, В. М. 11ролейко, В. Н, Сретенский и T. Н, Филимонова (54) ТЕРМОЯДEPHblA РЕЛКТОР МИНЦА

Изобретение относится к технике управляемого термоядерного синтеза, а именно к устройствам типа импульсного термоядерного реактора с релятивистским электронным пучком.

Известен импульсный термоядерный реактор с релятивистским электронным пучком, содержащий систему подачи заключенных в оболочки таолеток термоядерного топлива, систему утилизации энергии термоядерных микровзрывов, средства испарения оболочки, представляющие собой высоковольтные диодные электронные пушки. Параметры суммарного электронного потока: энергия одного электрона 1 МэВ, суммарная энергия 5 МДж, длительность импульса 50 нс, мощность 10 4 Вт, электронный ток 10" А (1).

Однако в известном реакторе низка эффективность инициирования термоядерного микровзрыва. Этот недоста-ок связан с тем, что направления электронных траекторий при пересечении поверхности оболочки таблетки близки к нормалям этой поверхности.

С момента начала электронной бомбардировки электроны проникают в глубинные слои и разогревают их, а оптимальный режим обжатия таблетки требует низкой температуры внутренней части на ранней стадии электронной бомбардировки. Кроме то(72) Авторы изобретения А. Л. Минц, и (71) заявители го, нормально падающие электроны направляют к центру таблетки генерируемые ими гамма- и радиоизлучения, что также является нежелательным фактором.

Цель изобретения — повысить эффективность инициирования термоядерных микровзрывов, а также эффективность наращивания мощности электронной бомбардировки таблетки путем нейтрализации заряда

10 электронов положительными ионами.

Цель изобретения достигается тем, что в известном устройстве, содержащем систему подачи заключенных в оболочки таблеток термоядерного топлива, систему утилизации энергии термоядерных микровзрывов, средства испарения оболочки, последние представляют собой аксиальные генераторы релятивистских электронных колец, а аксиальные генераторы релятивистских электронных колец снабжены патрубкамп напуска и откачки газа, что позволяет осуществить наполнение электронных колец положительными ионами. Частичная или полная нейтрализация заряда потока чад стиц позволяет осуществить более сильное осевое сжатие и повысить коэффициент наращивания мощности.

На чертеже схематически показан предлагаемый термоядерный реактор (для упЗо рощепня системы подачи таблеток тсрмо89 Я27 (о

15 "о

;(о зг) (о

50 оо

)1>(срного TQIIJIHBB и маГннтныс кятуlпкн Гсис1!яторов аксиальных релятивистских элекГронных колец на чертеже не показаны).

Устройство содержит таблетку 1 термоядерного топлива, заключенную B оболочку, взрывную камеру 2, систему 3 утилизации энергии термоядерных микровзрывов, потребитель 4 полезной энергии реактора, средства испарения оболочки, представляющие собой аксиальные генераторы 5 релятивистских электронных колец и включающие источники питания 6, катоды 7, резонаторы 8 начального ускорения электронов, резонаторы 9 финального ускорения электронов, пролетные секции 10, патрубки 11 напуска и откачки газа.

Устройство работает следующим обраЗОМ.

Система подачи (на чертеже не показана) таблетку 1 термоядерного топлива, заключенную в оболочку, ставит в центральlloc положение. Под действием электрошюй бомбардировки происходит термоядерный микровзрыв во взрывной камере 2. Систсма 3 утил изации энергии термоядерных микровзрывов улавливает энергию про«уктов микровзрыва и вырабатывает электроэнергию, основная часть которой поступает потребителю 4 полезной энергии реактора. Небольшая часть электроэнергии поступает в аксиальпые генераторы 5 релятивистских колец в их источники питания 6.

Катоды 7 эмиттируют электроны, которые затем ускоряются резонаторами 8 начального ускорения электронов и резонаторами

9 финального ускорения электронов. B пролетных секциях 10 задние электронные кольца, которые выпускаются с более высокими значениями поступательной скорости, догоняют передние, происходит сжатие и повышение мощности электронных Образований. Электронная бомбардировка таблетки 1 термоядерного топлива, заключенной в оболочку, инициирует термоядерный микровзрыв. Силы расталкивания электронных колец ограничивают степень сжатия и коэффициент наращивания мощности.

Патрубки 11 напуска и откачки газа позволяют создать на пути электронных колец газовое облако, наполнить кольца положительными ионами и снова восстановить вакуум, что позволяет нейтрализовать заряд электронов и повысить степень с)катия электронных колец и коэффициент наращивания мощности, Оценивая эффективность изобрстеши, выберем для устройства приведенные выше параметры известного: 1 МэВ, 5 МД)к, 50 нс, 10 4 Вт, 10 A. Зададим финальное значение поступательной скорости потока электронных колец 108 м/с, осевая длина отрезка составит 5 м. Теоретические оценки дают максимальное значение заряда для одного отрезка 3,5 10- Кл, всего 7 10 — Кл.

)3 с.(1 IBc иОннОГО ИЯ пол llcIIIIH кол сц заР)((может существенно прсвышать эту величину. Оста(ювимся на вакуум!юм B(IJ) IIB I(lc. заряд 0,07 Кл. Требуемое значение энергии электрона составит 70 МэВ, при касательном падши(и электронов (га оболочку ll(6летки это допустимо. Прп радиусе таблетки 3 мм потребуется магнитное поле с иидукцией 80 Т. Мощность электронной бомбардировки составит 10 4 Вт, длительность

50 нс, суммарная энергия 5 МДж.

При кратности временного сжатия отрезков электронных колец 1000 длительность импульса на выходах аксиальных генераторов релятивистских электронных колец составит не 50 нс, как на выходах электронных источников прототипа, а 50 мкс.

Суммарный электронный ток у таблеток составляет; для предлагаемого устройства

1,4.106 А, для известного устройства 10 Л.

Суммарный ток на выходах электрошн,(х источников и суммарная мощность этих !(сточников составляют: для ирс«лягясмогo устройства 1,4-10З А и 10!! Вт, «ля известного устройства 10 А и 10 4 Вт.

Помимо устранения вредного пачальногс иагрсва глубинных слоев и вредного действия генерируемых электронами излу lcиий (которые в предлагаемом устройстве направляются Ilo касательным кольцам B

oKPII>)KcI IoL!(сс НРОСТPH I(cTBo), POß, I IIB(l ll,((Я

I I3O()PCTCIIH lI l 2 CT,« ОНО(! И 1!тв l l>II I>l I В;(ж ! !>! Й эффект — существенное уменьшение мощности электронных источников по отношснию к мощности электронной бомбардировки таблетки. Аксиальные генераторы релятивистских электронных колец позволяют установить ре)ким, при котором задние кольца догоняют передние, а сокращение осевой длины и пролетной длительности отрезка потока колец при постоянстве суммарной энергии электронов приводит к наращиванию мощности.

Эффективность реализации изобретения определяется тем, что при одинаковых с известным устройством значениях мощности, длительности и энергии электронной бомбардировки таблетки эффективность инициирования термоядерного микровзрыва за счет касательного попадания электронов существенно возрастает, а требуемые значения мощности и тока электронных источников при тех же условиях получаются на несколько порядков меньше. Это позволяст устанавливать оксидные термокатоды, ITo повышает надежность реактора.

Формул а изобретения

1. Термоядерный реактор, содержащий систему подачи заключенных в оболочк!1 таблеток термоядерного топлива, систему утилизации энергии термоядерных микровзрывов, средства испарения оболочки, отличающийся тем, что, с целью noBh11flcBèÿ эффективности ииициировяшгя

8!)5227

Составитель В. Лисовой

Техред А. Камышникова

Редактор М. Кузнецова

Корректор О. Тюрина

Заказ 1020/4 Изд. № 187 Тираж 463 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобрстсний и открытий !

13035, .Чосква, 7К-35, Раушская наб., д. 4 5

Типогра<1>ия, ир. Сапунова> 2 термоядерных микровзрывов, средства испарения оболочки представля1от собой аксиальные генераторы релятивистских электронных колец.

2. Устройство Ilo и. 1, о т л н I ll ю щ с с с я тем, что, с целью повышения эффективности наращивания мощности электронной бомбардировки таблетки путем нейтрализации заряда электронов положительными ионами, аксиальные генераторы релятивистскнх электрош>н1х колец снабжены п;1трубками напуска н отк;1чкн I aali.

Источники информации, пр11нятые во впнм;llllll> Ilðn эксlll рт114<

1. Ионас Г. Фокусировка электронных пучков в применении к импульсному синтезу. «Nuclear Fusion», у. 14, № 5, 1974, 10 р. 731 (прототип) .