Термоядерный реактор минца

О П И С А Н И Е пп 895227ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30.07,82,Ч 1 з С 21 В 1/О Государственный комитет сссрделам изобретений н открытий 53) ЪДК 621,039,6(71) заявители Н, С 1)етенский Л, Ми Д. Науменко, В, М. Иролейко и Т. Н, Филимонова 54) ТЕРМОЯД ЕР Н Ъ Й Р ЕЛ КТО Р МИ Н Ц Изобретение относится к технике управляемого термоядерного синтеза, а именнок устройствам типа импульсного термоядерного реактора с релятивистским электронным пучком.Известен импульсный термоядерный реактор с релятивистским электронным пучком, содержащий систему подачи заключенных в оболочки таблеток термоядерного топлива, систему утилизации энергии 1 отермоядерных микровзрывов, средства испарения оболочки, представляющие собойвысоковольтные диодные электронные пушки. Параметры суммарного электронногопотока: энергия одного электрона 1 МэВ, 15суммарная энергия 5 МДж, длительностьимпульса 50 нс, мощность 104 Вт, электронный ток 10" А 1,Однако в известном реакторе низка эффективность инициирования термоядерногомикровзрыва. Этот недостаток связан с тем,что направления электронных траекторийпри пересечении поверхности оболочки таблетки близки к нормалям этой поверхности.С момента начала электронной бомбардировки электроны проникают в глубинныеслои и разогревают их, а оптимальный режим обжатия таблетки требует низкой температуры внутренней части на ранней стадии электронной бомбардировки. Кроме то- зо го, нормально падающие электроны направляют к центру таблетки генерируемые имп гамма- и радиоизлучения, что также является нежелательным фактором.Цель изобретения - повысить эффективность инициирования термоядерных микро- взрывов, а также эффективность наращивания мощности электронной бомбардировки таблетки путем нейтрализации заряда 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 нли полная нейтрализация заряда потока частиц позволяет осуществить более сильное осевое сжатие и повысить коэффициент наращивания мощности.На чертеже схематически показан предлагаемый термоядерный реактор (для упрощения системы подачи таблеток тсрмо 89)227:о З 5 о 5 О оо 51 дсрпОГО топлива и маГннтныс кдту 1 пки Гснсраторов аксиальных релятивистских элекГронных колец на чертеже не показаны).Устройство содержит таблетку 1 термоядерного топлива, заключенную в 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 обраСистема подачи на чертеже не показана) таблетку 1 термоядерного топлива, заключенную в оболочку, ставит в центральное положение. Под действием электрошюй бомбардировки происходит термоядерный микровзрыв во взрывной камере 2. Систсма 3 утилизации энергии термоядерных микровзрывов улавливает энергию продуктов микровзрыва и вырабатывает электроэнергию, основная часть которой поступает потребителю 4 полезной энергии реактора. Небольшая часть электроэнергии поступает и аксиальные генераторы 5 релятивистских колец в их источники питания 6. Катоды 7 эмиттируют электрош, которые затем ускоряются резонаторами 8 начального ускорения электронов и резонаторами 9 финального ускорения электронов. В 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 н повысить степень сжатия электронных колец и коэффициент на. ращивапия мощности,Оценивая эффективность изобрстеш 51, выберем для устройства приведенные выше параметры известного; 1 МэВ, 5 МД)к, 50 нс, 104 Вт, 10 А. Зададим финальное значение поступательной скорости потока электронных колец 10 м/с, осевая длина отрезка составит 5 м, Теоретические оценки дают максимальное значение заряда для одного отрезка 3,5 10- Кл, всего 7 10 вКл. 3 с.ас иОннОГО наполисни 5 колсц зар 51 д может существенно прсвышать эту величину. Остановимся на вакуумюм варна птс. заряд 0,07 Кл. Требуемое значение энергии электрона составит 70 МэВ, при касательном падении электронов нд оболочку Г- лсткп это допустимо. Прп радиусе тдблстки 3 мм потребуется магнитное поле с и- дукцией 80 Т, Мощность электронной бомбардировки составит 104 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 электрошых источников и суммарная мощность этих источников составляют: для рсдлдгдсмого устройства 1,4 10 А и 10 Вт, для звсстного устройства 10 ц А и 104 Вт,Помимо устранения вредного пачальпогс пагрсва глубинных слоев и вредного действия генерируемых электронами излучсий (которые в предлагаемом устройстве направляются по касательным кольцам в Окру)ксО 11 сс рострЗство), рслиздц 5 изОбрстсни 5 дсст допо / Интел ьп Й в ж 1 1 Й эффект - существенное уменьшение мощности электронных источников по отпошснию к мощности электронной бомбардировки таблетки, Аксиальные генераторы релятивистских электронных колец позволяют установить режим, при котором задние кольца догоняют передние, а сокращение осевой длины и пролетной длительности отрезка потока колец при постоянстве суммарной энергии электронов приводит к аращнванию 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 позволя. ст устанавливать оксидные термокатоды, что повышает надежность реактора,Формул а изобретения 1, Термоядерный реактор, содержащий систему подачи заключенных в оболочки таблеток термоядерного топлива, систему утилизации энергии термоядерных микро. взрывов, средства испарения оболочки, отл ич а ющийс я тем, что, с целью по. вышсния эффективности пппцппровдшгя8)5227 Составитель В. ЛисовойТехред А. Камышникова Редактор М. Кузнецова 1(орректор О. Тюрина Заказ 1020/4 Изд.187 Тирад 463 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобрстсний и открытий 13035, Москва, Я(-35, Раушская наб., д. 45 Типография, ир. Сапунова, 2 термоядерных микровзрывов, средства испарения оболочки представляют собой аксиальные генераторы релятивистских электронных колец,2. Уст 1)ойство о и. 1, о тл н ч и ю щс се я тем, что, с целью повышения эффективности наращивания мощности электронной бомбардировки таблетки путем нейтрализации заряда электронов положительными ионами, аксиальные генераторы релятивистскнх электронньх колец снабжены патрубками напуска н откачки газа. Источники ннфо 1 манин,принятые во внимание нрн эксим ртн.к