Brief Rezime sou inèrsyèl-Electrostatic-konfinman Fusion

Istorikman, ki pi rechèch fizyon konsantre sou pwodiksyon enèji nan de konfigirasyon debaz: mayetik anprizònman (mayetik enèji fizyon oswa MFE), ak inèrsyèl anprizònman (inèrsyèl enèji fizyon oswa IFE). Chak kote sa yo pouvwa plon evantyèlman nan yon raktor fizyon solid, ankò yo gen tandans ap gwo, konplike, ak chè. Sa a jenere fizik ak anpil difikilte, jeni, se konsa ankadreman nan tan pou devlopman yo rete ensèten.

Nòt la prezan dekri yon konsèp fizyon fondamantalman diferan ki baze sou konsantre Electrostatic nan iyon nan yon nwayo dans. Generic, sistèm sa yo, se yo rele inèrsyèl-Electrostatic anprizònman  (IEC) sistèm fizyon. Nan la nan 1950, te fè rechèch sou yon sèl fòm IEC, anprizònman piman Electrostatic, nan ki yon diferans vòltaj sou konsantrik grilles konsantre patikil chaje [1]. Iyon akselere desann potansyèl la Electrostatic nan jeyometri esferik, ak dirèksyon nan orijin nan bay dansite segondè [1]. Figi 1 montre jeyometri debaz la, ak eleman yo fizik kle parèt nan Figi 2. Yon lòt apwòch piman Electrostatic se enjekte yon elèktron ase segondè kounye a nan yon pèlen mayetik fòm yon katod Virtual, ki pyèj Lè sa a, yon dansite ki wo fon nan ki kapab lakòz byen nan potansyèl Electrostatic [2]. Apwòch sa a dwe jwenn yon rejim opere ki diminye momantòm Transverse ak instabilité nan yon nivo ki pèmèt konsantre ase pou pwodiksyon pouvwa fizyon. Yon apwòch twazyèm itilize yon Trap Penning Fèmen elektwon yo [3]

Kadriye IEC apwòch la posede avantaj nan siyifi ke iyon ka akselere tension segondè (dè dizèn de kèv) avèk fasilite manm fanmi. Menm ti aparèy IEC parèt kapab pwodwi-wo enèji (Mev) netwon ak pwoton oswa radyasyon elektwomayetik nan nivo itil pou swen medikal, aplikasyon pou anviwònman an, ak endistriyèl. Sa a ta dwe fasilite anpil IEC devlopman fizyon. Men kèk egzanp sou aplikasyon ki Inivèsite Wisconsin pèsonèl yo te kòmanse mennen ankèt sou yo enkli [4-6]:

• Deteksyon an eksplozif nan bagaj
• Isotope pwodiksyon
• Manje esterilizasyon
• Position pwodiksyon
• Deteksyon an Trè enrichi Iranyòm
• Location nan pwodwi chimik ak dechè radyo-aktif
• Amelyorasyon pyèr
• Fisyon dechè transmutasyon

Inèrsyèl-Electrostatic aparèy anprizònman posede yon lòt karakteristik kle: yo konfigirasyon ekselan pou boule gaz yo dezyèm jenerasyon fizyon avanse D 3 Li, ak potansyèlman te kapab menm brile kabiran yo twazyèm-jenerasyon, 3 Li- 3 Li menm ak P- 11.Aplikasyon pou posib yo enkli pa sèlman pwodiksyon elektrisite, men tou,-wo enèji (~ 15 Mev) pwodiksyon pwoton pou pwodiksyon position ak lòt itilizasyon. Nan IEC ki bay sipò, pèt yo enèji yo ta dwe prensipal akòz transpò nan elektwon oswa iyon (dirèk pèt de pwodwi fizyon) ak bremsstrahlung radyasyon.

Yon aspè enpòtan nan konsèp la IEC se ke anpil nan fizik enpòtan yo ka fè tès nan eksperyans modera gwosè, ak nan inivèsite Wisconsin [7-9], nan mitan lòt moun [10, 11], jounen jodi a fè rechèch sa yo. Se yon, ti piman Electrostatic-anprizònman eksperyans ak grilles esferik akselere iyon yo, yo te itilize nan UW li mennen envestigasyon dirèksyon debaz yo ak pwodiksyon optimize nan netwon ak pwoton.

Figi 3: konsèp Fizik pou Polywell tmkonsèp la [12].

Nan apwòch la pèlen Penning [11], konbine elektrik ak mayetik jaden elektwon Fèmen, ki kreye potansyèl la Electrostatic byen oblije akselere iyon nan yon nwayo dans. Konsèp debaz parèt nan Figi 4. Posibilite a pou reyalize segondè dansite nwayo lè l sèvi avèk radyo-frekans vag nan kwen a yo kreye vibration Plasma RADIAL se anba envestigasyon [17].

Figi 4: Debaz nan yon konfigirasyon Penning-pèlen aparèy IEC.

Polywell tm réacteurs yo entimman fiks-eta, aparèy kondwi, ak prensipal enèji-pèt mekanis a yo ta dwe elèktron transpò soti cusps yo. Sa a mekanis, sepandan, se atann yo aske fondamantalman diferan de pran pèt la sou elektwon soti nan glas-mayetik oswa multipolèr cusps [12], paske Polywelltm a pral opere nan b ~ 1 (b? Plasma presyon / mayetik-jaden presyon). Sa a se la prevwa anpil redwi pèt transpò Plasma nan jeyometri korn [12].

Tou de fizik la ak jeni nan IEC réacteurs fizyon ta ka koze diferan de sa yo ki an réacteurs swa mayetik oswa inèrsyèl fizyon. Paske fizyon-pwodwi enèji yo pi wo pase Electrostatic pwofondè nan potansyèl byen, pwodwi fizyon yo pa nan prizon yo ak sann fizyon pa akimile.Yon posibilite curieux pou IEC réacteurs se konvèti anpil nan enèji nan de pwodwi yo fizyon chape dirèkteman nan elektrisite lè l sèvi avèk sferik grilles simetrik nan vòltaj konstan, jan yo montre nan Figi 5.

Figi 5: Yon raktor IEC configuré pou konvèsyon dirèk Electrostatic nan fizyon-pwodwi enèji kouran elektrik [2].

Fizik kle ak pwoblèm jeni ki rete yo dwe rezoud pou inèrsyèl-Electrostatic-anprizònman aparèy fizyon yo se:

• nwayo dansite la ki kapab reyalize,
• pou kadriye a IEC, règ la chalè sou kadriyaj ki,
• pou Polywell tm a, anprizònman nan elektwon pa gwo-b cusps, ak
• posibilite a nan konvèsyon enèji dirèk nan sa a jeyometri.

Si pwoblèm sa yo jwenn rezoud favorableman, jeni nan IEC réacteurs parèt dosil, ak IEC réacteurs ta dwe pran anpil atire ak konsiderasyon sekirite, anviwònman, ak ekonomi. Menm si realizasyon an nan pwodiksyon elektrisite ekonomik pran tan konsiderab devlopman, pre-tèm aparèy IEC parèt kapab pwodwi nan nivo wo-enèji ak netwon pwoton ki gen aplikasyon pou itil endistriyèl ak medikal.

Referans

1. R. Hirsch, "inèrsyèl-Electrostatic konfinman gaz nan Fusion ironize," Journal of Applied Fizik  38 4522 (1967).

2.    RW Bussard, "Gen kèk Konsiderasyon Fizik nan konfinman mayetik inèrsyèl-Electrostatic:   yon nouvo konsèp pou Fusion rotul konvèrjan-koule, " Fusion Teknoloji  19 273 (1991).

3.    DC Barnes, RA Nebel, ak L. Turner, "pwodiksyon ak Aplikasyon nan plasma dans Trap Penning," Fizik nan Likid B 53651 (1993).

4.    GL Kulcinski, "Toupre Opòtinite pou Peryòd Komèsyal soti nan Rechèch Long Fusion Range,"Fusion Teknoloji  30 411 (1996).

5.    GL Kulcinski ak JF Santarius, "Redui Baryè yo elektrik pouvwa Fusion," Journal of Fusion Enèji  17 17 (1997).

6.    GL Kulcinski, "ki pa Peye-elektrik Aplikasyon nan enèji Fusion - Yon précurseur ki enpòtan sou pouvwa Komèsyal elektrik,"Fusion, Teknoloji, Pati 2  34,477 (1998).

7.    TA Towson, RD Durst, RJ Fonck, ak LP Wainwright, "Convergence, potansyèl Electrostatic, ak mezi desity nan yon konsantre sferik ion convergent," Fizik nan plasma  4, 4 (1997).

8.    RP Ashley, GL Kulcinski, JF Santarius, SK Murali, ak G. Piefer, "D-3He Fusion nan yon Aparèy inèrsyèl konfinman Electrostatic," 18th IEEE Senpozyòm sou sou Fusion Jeni(IEEE, Albuquerque, New Mexico, 1999), p. 37.

9.   RP Ashley, GL Kulcinski, JF Santarius, SK Murali, G. Piefer, et al. ", Steady-State D-3He Pwodiksyon Spiroton nan yon Aparèy Fusion IEC,"  Fusion, Teknoloji, Pati 2 39, 546 (2001).

10.  GH Miley, J. Demora, J. Stubbers, IV Tzonev, RA Anderl,et al. ", Optimizasyon nan Design IEC gri pou pwodiksyon neutron maksimòm," Fusion Teknoloji  301315 (1996).

11.  DC Barnes, TB Mitchell, ak MWA Schauer, "apre limit la Brillouin ak eksperyans nan Fusion Penning,"Fizik nan plasma  4, 1745 (1997).

12.  NA Krall, "Polywell la:   Yon Ion Sperically Convergent Konsèp Konsantre, " Fusion Teknoloji  22, 42 (1992).

13.  M. Rosenberg ak NA Krall, "efè nan kolizyon an kenbe yon ki pa Peye-Maxwellian Plasma distribisyon nan yon konsantre sferik ion convergent," Phys. Likid B  4, 1788 (1992).14.  SK Wong ak NA Krall, "potansyèl fòmasyon byen pa piki nan elektwon ak distribisyon enèji divès kalite nan yon esfè oswa slab yon," Fizik nan Likid B  4, 4140 (1992).

15.  WM Nevins, "Èske inèrsyèl Travay Electrostatic konfinman Beyond Ion-Ion echèl tan Collision?," Fizik nan plasma  23804 (1995).

16.  kavalye TH, "Yon kritike jeneral sou inèrsyèl-Electrostatic sistèm fizyon anprizònman," Fizik nan plasma  2 1853 (1995).

      17.   RA Nebel ak DC Barnes, "Plasma a Tanzantan osilatwar    

             Esfè, Fusion Teknoloji  34 28 (1998)