Pirotrón de onda viajera
US3093569A
Estados Unidos
- Inventor
Publicar Richard F.
Aplicaciones en todo el mundo
1961 NOSOTROS
Aplicación US128644A eventos
Prioridad reclamada de US886513XA
1961-07-31
1961-07-31
1963-06-11
Solicitud concedida
1963-06-11
1980-06-11
Caducidad anticipada
Estado
Caducado - De por vida
Descripción
11 de junio de 1963 RF PbST ONDA VIAJERA PYROTRON 2 Hojas-Hoja 1 Presentada el 31 de julio de 1961 INVENTOR.
ABOGADO RICHARD F POST.
2 Hojas-Hoja 2 Presentada el 31 de julio de 1961 POSICIÓN AXIAL FIG. 2.
l fi rI A/I Wove Mo1ion {\l \l \l \JV \l \JX Disminuye A Aumenta Lentamente A Aumenta I Rápidamente POSICIÓN AXIAL yvv FIG.
POSICIÓN AXIAL FIG. 4.
ABOGADO.
Patente de los Estados Unidos 3.093.569 PYROTRON DE ONDA VIAJERA Richard F. Post, Walnut Creek, California, cedente a los Estados Unidos de América representado por la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos Presentada el 31 de julio de 1961, Ser. Nº 128.644 8 Reclamaciones. (Cl. 204193.2]
La presente invención se refiere a reactores nucleares en general, y más particularmente a un Pyrotron de onda viajera para operación continua.
Esta solicitud es una continuación en parte de mi solicitud en tramitación junto con la presente, número de serie 737.463, presentada el 23 de mayo de 1958, ahora abandonada.
Los dispositivos conocidos para elevar el plasma a altas temperaturas cinéticas y llevar a cabo reacciones nucleares que producen neutrones en el mismo han sido en general cíclicos en su funcionamiento. Los pirotrones convencionales, como se describe en mi solicitud en trámite, número de serie 443.447, presentada el 14 de julio de 1954, por ejemplo, en general han empleado campos de contención magnética que aumentan con el tiempo para atrapar periódicamente y comprimir adiabáticamente el plasma gaseoso con un aumento concomitante en la densidad y la energía de las partículas de plasma. Cuando están implicados plasmas de los núcleos de ciertos isótopos de elementos ligeros como el deuterio y aumentan la densidad y la energía del plasma, la sección eficaz para las reacciones binarias aumenta de forma bien conocida de acuerdo con las tablas de sección eficaz ampliamente publicadas. La frecuencia a la que, por ejemplo, En el plasma se producen reacciones de pares de deuterones, por lo que aumenta a medida que el plasma se comprime adiabáticamente. A partir de cada reacción se producen un neutrón y productos de reacción cargados de energía. Luego, el campo de contención disminuye, lo que da como resultado la expansión de los productos de reacción cargados contra el campo magnético y la conversión directa de la energía del producto de reacción cargado en energía eléctrica en el campo de contención que produce bobinados. Dado que las reacciones se producen alternativamente con la producción de electricidad, la energía eléctrica así producida es necesariamente intermitente o cíclica. Además, la corriente fluye desde una fuente a través de los devanados de la bobina en una dirección durante el ciclo de producción de la reacción. La corriente fluye a través de los devanados de la bobina en la dirección opuesta durante el ciclo de producción de electricidad para su entrega al equipo que la utiliza.
Por lo tanto, se obtienen ventajas en la provisión de un aparato de calentamiento por plasma que tenga un funcionamiento continuo. Las dificultades encontradas con los reactores cíclicos se superan con dicho reactor de funcionamiento continuo ya que la electricidad generada por la conversión directa de los productos de reacción cargados es unidireccional y, por consiguiente, no necesita el empleo de aparatos de conmutación complejos.
La presente invención proporciona un reactor o dispositivo de funcionamiento continuo para aumentar la energía y la densidad del plasma y realizar reacciones nucleares en el mismo que, por lo tanto, posee las ventajas mencionadas anteriormente, así como otras ventajas. Más particularmente, el reactor de la presente invención realiza las funciones operativas normales de inyección de plasma, atrapamiento, compresión adiabática, calentamiento, expansión, extracción de energía eléctrica y similares, como se analiza en detalle en la solicitud en trámite a la que se hace referencia anteriormente, en una forma ventajosa. forma continua por un campo magnético de ondas viajeras adecuadamente polarizado. Dicho campo magnético incluye un componente alterno que exhibe un movimiento de onda unidireccional y una CC. componente de polarización sobre el que se superpone el componente alterno. El componente alterno pro- 3,093,569 Patentado el 11 de junio de 1963 presenta una serie continua de campos de contención magnéticos separados en el tiempo (es decir, campos axialmente simétricos que tienen regiones mínimas limitadas terminalmente por regiones máximas de la onda viajera), cada uno de los cuales tiene una configuración generalmente similar a la descrita en mi solicitud de copendiug mencionada anteriormente y, en consecuencia, capaz de contener partículas cargadas (plasma) en el mismo. La intensidad del componente de polarización varía apropiadamente en la dirección del movimiento de la onda, de modo que la serie separada en el tiempo de las regiones del campo de contención varía de manera similar en intensidad durante su movimiento. Además, las variaciones de intensidad son tales que continuamente logran inyección, atrapamiento, compresión, reacción, expansión, extracción de energía,
Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un reactor nuclear de operación continua.
Es otro objeto de la presente invención proporcionar la recuperación directa de energía eléctrica a partir de la energía de iones de plasma sin quemar o sin reaccionar así como productos de reacción cargados en un Pyrotron.
Otro objeto más de esta invención es la provisión de un Pyrotron que tenga pérdidas minimizadas de partículas cargadas desde el campo de contención.
Todavía otro objeto de la invención es proporcionar un Pyrotron donde se emplean ondas magnéticas viajeras para atrapar, calentar y recuperar energía de partículas cargadas dentro de zonas de contención individuales, cada una de las cuales avanza a lo largo de la máquina con el tiempo.
Otro objeto de la presente invención es la provisión de medios para gastar la energía de una corriente de partículas cargadas.
Otro objeto más de la presente invención es proporcionar medios para la inyección continua de plasma en un Pyrotron.
Otros objetos y ventajas de la invención se harán evidentes al considerar la siguiente descripción tomada junto con los dibujos adjuntos, de los cuales:
la figura 1 es una vista en planta de la sección transversal, parcialmente esquemática, de una realización preferida de la invención;
La FIGURA 2 es un perfil de intensidad de la CC. componente de polarización del campo magnético establecido a lo largo del eje de esta realización;
La FIGURA 3 es un perfil de intensidad de la CA. componente de onda viajera del campo magnético establecido a lo largo del eje de esta realización; y
La FIGURA 4 es un perfil de intensidad del campo de contención magnética de onda viajera resultante establecido a lo largo del eje de la realización de la FIGURA 1 mediante una suma de los componentes del campo representados en las FIGURAS 2 y 3.
Considerando ahora la invención con cierto detalle y haciendo referencia a la forma ilustrada de la misma en los dibujos, se proporcionan generalmente medios envolventes que establecen una región de alto vacío junto con medios generadores de campo magnético para generar dentro de dicha región un campo magnético de onda viajera de acuerdo con el saliente aspectos de la invención. Más particularmente, el campo de ondas viajeras incluye regiones máximas y mínimas alternas axialmente simétricas que definen una serie continua de zonas de contención de partículas cargadas que se mueven a través de la región de alto vacío. A medida que las zonas de contención se mueven espacialmente a través de la región de vacío, la intensidad de las regiones máximas y mínimas que las definen aumentan preferentemente linealmente en una región de inyección y compresión, luego aumentan linealmente a una tasa gradual menor en una región de reacción central. y finalmente disminuir rápidamente en una región de expansión y extracción de energía. Se proporcionan medios fuente de partículas cargadas en la región de inyección y compresión para introducir plasma neutralizado con carga espacial en las zonas de contención en tránsito a través de ellas y, a medida que la intensidad del campo aumenta espacialmente, el plasma se comprime adiabáticamente y se establecen las condiciones necesarias para el inicio de las reacciones nucleares. A medida que las zonas de contención avanzan a través de la región de reacción, las reacciones nucleares se llevan a cabo a temperatura y densidad sustancialmente constantes con una producción concomitante de productos de reacción cargados de energía. A medida que las zonas de contención disminuyen en intensidad magnética en tránsito a través de la región de expansión y extracción de energía,
Con respecto a los medios envolventes de la mención anterior, y con referencia a la FIGURA 1, tales medios envolventes se proporcionan preferiblemente como un tanque de vacío cilíndrico cerrado 11 que tiene una sección central alargada 12 y una sección extrema agrandada 13, 14 ensanchada hacia afuera desde allí. El material de construcción del tanque de vacío 11 puede ser cualquier material adecuado para servicio de alto vacío y que también sea permeable a campos magnéticos variables en el tiempo, por ejemplo, acero inoxidable fino, vidrio de borosilicato y similares. Para evacuar el interior del tanque 11 a dimensiones adecuadas de alto vacío del orden de milímetros de mercurio, se proporcionan conductos de vacío 16, 17, o medios equivalentes, en comunicación con las secciones extremas 13, 14. Dichos conductos facilitan la conexión de conductos de vacío adecuados. medios de bomba y trampa de frío 18,
Para generar el campo magnético de onda viajera de la presente invención, se proporciona preferiblemente una pluralidad de solenoides 21 espaciados axialmente montados concéntricamente alrededor del tanque de vacío 11. El espacio axial entre los solenoides adyacentes 21 que abarcan la sección final 13 disminuye progresivamente de manera ventajosa hacia el interior hacia la sección central 12 para propósitos que se describen a continuación. Además, en la sección central 12, la separación entre los solenoides adyacentes 21 aumenta progresivamente lentamente en la dirección de la sección final 14, y la separación de los solenoides en la sección final 14 aumenta rápidamente en la dirección del final del tanque de vacío.
Los solenoides 21 son energizados por medios de fuente de CA multifásico polarizados en CC apropiados 22 para establecer un campo magnético axialmente simétrico de onda viajera de acuerdo con los aspectos destacados de la presente invención que se propaga a través de la envolvente 11 en la dirección de la sección final 14. El medio de fuente multifásico 22 energiza el solenoides con corrientes de amplitud relativa adecuada y relaciones de fase tales que el componente de CC (valor promedio) del campo con respecto a la posición axial dentro de la envolvente 11 es como se muestra en la FIGURA 2 de los dibujos, mientras que el componente de CA con respecto a la posición axial es como se representa en la FIGURA 3 de los dibujos. Cabe señalar (ver FIGURA 2) que el componente de campo de CC aumenta uniformemente con referencia a la posición axial en una región de inyección y compresión, A, encerrada por la sección de envolvente 13, aumenta muy gradualmente en una región de reacción, B, encerrada por la sección de envolvente central 12, y luego disminuye rápidamente en una región de expansión y extracción de energía, C, encerrada por la sección de envolvente 14. El componente de campo de CA generado (ver FIGURA 3) tiene una onda longitud, A, que en virtud del espaciamiento de los solenoides 21 disminuye progresivamente en la región A, aumenta lentamente en la región B y aumenta rápidamente en la región C. El campo de onda viajera resultante, establecido longitudinalmente en la envolvente 11, es por lo tanto como se ilustra en la FIGURA 4 de los dibujos Como se muestra allí, se proporciona una serie continua de campos de contención magnéticos en movimiento, cada uno de los cuales comprende un campo mínimo D limitado terminalmente por los máximos de campo E, F, y la intensidad magnética de cada campo de contención varía de acuerdo con la DC descrita anteriormente.
Considerando ahora los medios de fuente de CA multifásicos 22 con más detalle y haciendo referencia nuevamente a la FIGURA 1, tales medios de fuente pueden comprender ventajosamente una pluralidad de generadores de CC 23, eje conectado en tándem e impulsado por un motor eléctrico 24. El motor 24 puede activarse aplicando voltaje a través de los terminales 25, 25'. Las escobillas 26, 27 de la pluralidad de generadores 23 están respectivamente conectadas en serie a los solenoides 21 y los devanados de campo 28 de tales generadores están acoplados a una fuente de corriente adecuada 29 cuyas salidas varían lentamente con respecto al tiempo. Para que las corrientes aplicadas a los solenoides 21 desde los generadores 23 produzcan la componente CC espacialmente variable del campo magnético ilustrada en la FIGURA 2, las magnitudes de tales corrientes se varían apropiadamente en relación con la posición axial de los solenoides energizados por las mismas.
Alternativamente, se pueden omitir las resistencias 31 y variar la densidad de vueltas de cada solenoide 21 en relación con su posición axial a lo largo del tanque de vacío 11 en proporción sustancialmente directa a la intensidad promedio representada en la FIGURA 2. Las salidas de corriente de los generadores 23 en este caso son sustancialmente igual y el componente de campo de CC varía según las densidades de vueltas de los solenoides 21.
Considerando ahora la fuente de corriente 29 en detalle, cabe señalar que comprende ventajosamente una fuente de alimentación de CA multifásica 32 (por ejemplo, una fuente de alimentación trifásica, una fuente de seis fases o similar) que genera corrientes alternas progresivamente desplazadas en fase en una pluralidad de pares de terminales de salida 33, 34; 36, 37; 38, 39. Dichos pares de terminales de salida están respectivamente conectados en serie con los devanados de campo 28 de los sucesivos generadores 23. La frecuencia de la corriente alterna generada en los terminales 33, 34; 36, 37; 38, 39 para los fines de la presente invención es extremadamente bajo, por ejemplo, del orden de varios ciclos por segundo. Además, dado que los voltajes alternos generados en dichos terminales y aplicados a los devanados de campo de los generadores 23 se desplazan progresivamente en fase, los campos variables en el tiempo lentos así producidos en los sucesivos de los generadores están respectivamente desplazados en fase de manera similar. Las variaciones de campo en los generadores 23 producen variaciones cíclicas progresivamente escalonadas similares en las corrientes de salida aplicadas a los sucesivos solenoides 21. Por consiguiente, una componente de CA que varía lentamente se superpone a la componente de CC de la corriente de activación aplicada a cada solenoide 21 como se ha descrito anteriormente. Dado que los componentes de CA generados por los sucesivos generadores 23 se separan progresivamente en fase, el campo magnético generado por los solenoides 21 incluye componentes variables en el tiempo que se escalonan progresivamente a lo largo del eje del tanque de vacío 11. Dichos componentes, al estar separados en tiempo y espacio, son efectivos. en la producción de una CA
Para introducir plasma (p. ej., plasma de deuterio o tritio o mezclas de los mismos) en el tanque de vacío 11, se disponen inyectores de plasma 41 apropiados dentro de la región de inyección y compresión A encerrada por la sección envolvente 13.
los inyectores 41 pueden comprender una serie de fuentes de iones y fuentes de electrones para introducir una mezcla de iones y electrones neutralizados con carga espacial (es decir, plasma) en la región A, o alternativamente un generador de plasma o una pluralidad de ellos. Para una descripción detallada de un generador de plasma adecuado, se puede consultar una solicitud en tramitación junto con la presente para US. Cartas de patente, número de serie 589.831, presentada el 6 de junio de 1956 por Winston H. Bostick et al., ahora patente 2.900548, fechada el 18 de agosto de 1959. Los iones de plasma pueden inyectarse en formas atómicas o moleculares a baja o altas energías y en algunos casos como neutrales energéticos. Los inyectores 41 se montan preferiblemente en la región A de modo que las partículas de plasma entren en el campo magnético en movimiento establecido dentro de dicha región A del tanque de vacío 11 con un ángulo de paso pequeño.
y volvió a reflejar el pico E de una manera que se describe en detalle en mi solicitud en tramitación junto con la presente número de serie 443.447 a la que se hace referencia anteriormente. Durante el tiempo de tránsito de las partículas de plasma en el retorno al pico de reflexión, E, toda la zona de contención EDF se desplaza en dirección axial alejándose de los inyectores 41 con un aumento simultáneo de la intensidad magnética de las mismas debido al aumento de la intensidad de la DC. componente de campo dentro de la región A. El aumento en la intensidad del pico, E, efectivamente levanta la barrera magnética sobre la cual las partículas que regresan deben pasar para escapar y así previene la penetración del pico, E, por las partículas. En consecuencia, el plasma queda efectivamente atrapado en la región central, D, de la zona de contención. 447 a la que se hace referencia anteriormente. Durante el tiempo de tránsito de las partículas de plasma en el retorno al pico de reflexión, E, toda la zona de contención EDF se desplaza en dirección axial alejándose de los inyectores 41 con un aumento simultáneo de la intensidad magnética de las mismas debido al aumento de la intensidad de la DC. componente de campo dentro de la región A. El aumento en la intensidad del pico, E, efectivamente levanta la barrera magnética sobre la cual las partículas que regresan deben pasar para escapar y así previene la penetración del pico, E, por las partículas. En consecuencia, el plasma queda efectivamente atrapado en la región central, D, de la zona de contención. 447 a la que se hace referencia anteriormente. Durante el tiempo de tránsito de las partículas de plasma en el retorno al pico de reflexión, E, toda la zona de contención EDF se desplaza en dirección axial alejándose de los inyectores 41 con un aumento simultáneo de la intensidad magnética de las mismas debido al aumento de la intensidad de la DC. componente de campo dentro de la región A. El aumento en la intensidad del pico, E, efectivamente levanta la barrera magnética sobre la cual las partículas que regresan deben pasar para escapar y así previene la penetración del pico, E, por las partículas. En consecuencia, el plasma queda efectivamente atrapado en la región central, D, de la zona de contención. toda la zona de contención EDF se mueve en dirección axial alejándose de los inyectores 41 con un aumento simultáneo de la intensidad magnética de los mismos debido al aumento de la intensidad de la CC. componente de campo dentro de la región A. El aumento en la intensidad del pico, E, efectivamente levanta la barrera magnética sobre la cual las partículas que regresan deben pasar para escapar y así previene la penetración del pico, E, por las partículas. En consecuencia, el plasma queda efectivamente atrapado en la región central, D, de la zona de contención. toda la zona de contención EDF se mueve en dirección axial alejándose de los inyectores 41 con un aumento simultáneo de la intensidad magnética de los mismos debido al aumento de la intensidad de la CC. componente de campo dentro de la región A. El aumento en la intensidad del pico, E, efectivamente levanta la barrera magnética sobre la cual las partículas que regresan deben pasar para escapar y así previene la penetración del pico, E, por las partículas. En consecuencia, el plasma queda efectivamente atrapado en la región central, D, de la zona de contención.
De manera similar, a veces los mínimos de la zona de contención, D, pasan por los inyectores de plasma 41, los inyectores se disponen instantáneamente en relación con el campo de ondas viajeras, entre los picos reflectantes E, F. Las partículas de plasma quedan atrapadas en consecuencia dentro de la región, D, ya que toda la contención la zona EDF se mueve una distancia suficiente durante los tiempos de tránsito de las partículas de plasma entre los picos E, F para evitar que las partículas regresen al plano de los inyectores 41.
Los procesos de atrapamiento anteriores dan como resultado la acumulación de una gran carga de plasma de combustible en la zona de contención E, D, F y cada una de las siguientes zonas de contención del campo magnético de onda viajera. Además, dado que la intensidad de cada zona de contención aumenta en tránsito a través de la inyección, la región de compresión A encerrada por la sección de tanque de vacío 13, el plasma se comprime adiabáticamente dando como resultado la densificación y activación de las partículas de plasma. Las densidades de partículas y las energías alcanzadas son proporcionales al inicio de las reacciones nucleares entre las partículas de plasma contenidas en cada zona de contención magnética.
Las reacciones nucleares iniciadas en las zonas de contención en movimiento en la región de inyección y compresión A, se llevan a cabo luego a densidad y temperatura cinética (energía) sustancialmente constantes en la región de reacción B encerrada por la sección central 12 del tanque de vacío. velocidades, se apreciará que el efecto aleatorio de las colisiones entre los iones de plasma debe minimizarse en la medida en que las velocidades de reacción compensen las pérdidas por difusión final de las colisiones. Este fin se logra en la presente invención mediante la compresión radial adiabática y los efectos de descompresión axial introducidos en los iones de plasma que reaccionan mediante las variaciones controladas en la longitud de onda de la CA. componente, indicado en la FIGURA 3, junto con las variaciones en DC. intensidad del componente, indicada en la FIGURA 2. Las variaciones controladas en longitud de onda y DC. la intensidad de los componentes minimiza los efectos aleatorios e inhibe las pérdidas por difusión de las zonas de contención del campo magnético de onda viajera.
Con el deuterio ionizado utilizado como plasma, las reacciones de DD promovidas por las muy altas temperaturas cinéticas y densidades de los deuterones del plasma durante el paso de las zonas de contención en movimiento a través de la región de reacción B, a su vez producen una combustión secundaria apreciable de los productos de reacción de DD, T y He La reacción He D da como resultado una producción concomitante de He y un protón +18,3 mev. El plasma que reacciona dentro de las zonas de contención que se mueve a través de la región de reacción B incluye grandes cantidades de energía en forma de productos de reacción cargados.
Al entrar en la región de expansión C, los productos de reacción cargados, así como los iones de plasma no quemados y los electrones ambipolares contenidos dentro de las zonas de contención magnética en movimiento se expanden (es decir, experimentan un ciclo de descompresión adiabático) debido a la disminución progresiva de la intensidad del campo magnético en dicha región. La expansión de los productos de reacción cargados energéticos, iones y electrones contra las zonas de contención magnéticas en expansión del campo magnético de onda viajera hace que una parte sustancial de la energía de tales partículas cargadas sea entregada al campo. La energía aparece como voltaje inducido en los terminales de los solenoides 21 dispuestos alrededor de la sección del tanque de vacío 14 y, en consecuencia, dicho voltaje se aplica a las escobillas 26, 27 de los correspondientes generadores 23 acoplados a tales solenoides. Estos generadores son accionados como motores después del establecimiento inicial de las reacciones nucleares en la región B y la conversión de la energía de reacción en energía eléctrica en la región C. Los generadores 23 anteriores que funcionan como motores luego accionan el resto de los generadores para proporcionar al menos una parte de la energía de entrada para generar el campo magnético de onda viajera. La energía de entrada que debe suministrarse a los terminales 25, 25' del motor de accionamiento 24 se reduce, por lo tanto, dando como resultado una mayor eficiencia de funcionamiento del dispositivo de calentamiento por plasma. Los generadores 23 anteriores que funcionan como motores impulsan el resto de los generadores para proporcionar al menos una parte de la energía de entrada para generar el campo magnético de onda viajera. La energía de entrada que debe suministrarse a los terminales 25, 25' del motor de accionamiento 24 se reduce, por lo tanto, dando como resultado una mayor eficiencia de funcionamiento del dispositivo de calentamiento por plasma. Los generadores 23 anteriores que funcionan como motores impulsan el resto de los generadores para proporcionar al menos una parte de la energía de entrada para generar el campo magnético de onda viajera. La energía de entrada que debe suministrarse a los terminales 25, 25' del motor de accionamiento 24 se reduce, por lo tanto, dando como resultado una mayor eficiencia de funcionamiento del dispositivo de calentamiento por plasma.
Los parámetros de diseño sugeridos para una realización práctica del aparato descrito anteriormente son los siguientes:
Sobre vacío:
Sección central B Longitud pies Diámetro-5 pies Sección final A Longitud 40 pies Diámetro-15 pies Sección final C Longitud-40 pies Diámetro-15 pies Campo de polarización magnética:
Sección Al.5 10*1.l2 10 gauss (lineal con respecto a la longitud de la envolvente) Sección Bl.12 l0 1.37 l0 gauss (subida lineal con respecto a la longitud de la envolvente) Sección Cl.25 l0 0 gauss (caída lineal con respecto a la envolvente longitud) Campo magnético de ondas viajeras:
Intensidad de campo--i0,25 10 gauss (alternancia con respecto a la intensidad de campo de polarización) Longitud de onda:
Sección A20 a 10 cm. (disminuyendo a lo largo de la sección) Sección B--10 a 12 cm. (aumentando a lo largo de la sección) Sección C-12 a 20 cm. (aumentando a lo largo de la sección) aumento 7 Densidad de partículas de plasma:
Tramo A (comienzo de inyección) 10 por cc. Sección B--10 por cc. (promedio) Sección C5 X 10 por cc. (fin de la expansión) Energía de las partículas:
DD reacción Sección A (inyección) kv. Sección B (energía media de los productos de reacción de los deuterones) 250 kv. Reacción D+He (similar a la reacción DD pero la energía promedio de los productos de reacción en la sección B es algo mayor).
Si bien la invención se ha descrito con respecto a una sola realización preferida, será evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar numerosas variaciones y modificaciones dentro del espíritu y alcance de la invención. Por ejemplo, la sección de tanque de vacío 13 junto con los solenoides 21 dispuestos alrededor y los medios energizantes asociados 22 pueden emplearse como un nuevo inyector de plasma de onda viajera para inyectar continuamente plasma energético en las zonas de contención magnética de Pyrotrons convencionales. La invención también puede utilizarse ventajosamente para gastar la energía de cualquier corriente de partículas energéticas cargadas. Partículas extremadamente energéticas producidas, por ejemplo, en un acelerador de partículas de alta energía y que penetran en un objetivo nuclear pueden recogerse después de pasar a través del mismo por un dispositivo de acuerdo con la presente invención dispuesto de manera comunicable cerca del objetivo. En consecuencia, las partículas quedan atrapadas en las zonas de contención magnéticas en movimiento y, al ser transportadas a través de la región de expansión, entregan su energía no gastada al campo magnético. Dicha energía de partículas no gastadas se convierte así en energía eléctrica utilizable que puede utilizarse como fuente auxiliar de potencia de accionamiento del acelerador. De forma similar, el dispositivo de la presente invención se puede utilizar eficazmente para convertir directamente la energía de los fragmentos de fisión cargados, tal como se produce en los reactores de fisión nuclear convencionales, en energía eléctrica utilizable.
Lo que reclamo es:
yo Un dispositivo de calentamiento de plasma de onda progresiva que comprende un tanque de vacío alargado axialmente que establece un espacio al vacío, medios de generación de campo magnético llevados por dicho tanque de vacío para generar un campo magnético de onda progresiva axialmente simétrico que progresa axialmente a través de dicho espacio con los máximos y mínimos alternos del campo definiendo una serie continua de zonas de contención magnéticas axialmente simétricas en movimiento para contener partículas cargadas, cuyo campo magnético aumenta progresivamente en intensidad a lo largo del eje de dicho espacio en la dirección del movimiento de la onda Dentro de una región de inyección, dicho campo aumenta gradualmente en intensidad en la dirección de la onda movimiento en una región de reacción dentro de dicho espacio contiguo axialmente a dicha región de inyección,
2. Un reactor nuclear de onda progresiva que comprende un tanque de vacío alargado axialmente que establece un espacio al vacío, medios generadores de campo magnético transportados por dicho tanque de vacío para generar un campo magnético de onda progresiva que avanza axialmente a través de dicho espacio, teniendo dicho campo una componente de CC definida espacialmente con respecto a al eje de dicho tanque en la dirección del movimiento de las olas por una región que aumenta progresivamente en intensidad magnética para terminar en una segunda región que aumenta gradualmente en intensidad y se extiende a una tercera región que disminuye progresivamente en intensidad, teniendo dicho campo una onda viajera componente de CA superpuesto a dicho componente de CC con los máximos y mínimos alternos de la CA. componente que define una serie continua de zonas de contención en movimiento para partículas cargadas, dicho AC
3. Aparato para usar con un sistema que produce una corriente de partículas cargadas energéticas para extraer energía de la misma que comprende un tanque de vacío alargado axialmente que establece un espacio vacío en relación con la recepción de dicha corriente de partículas cargadas; medios de solenoide dispuestos coaxialmente a dicho tanque de vacío; y medios de fuente multifásico polarizados en corriente continua acoplados en relación de activación a dichos medios de solenoide para generar un campo magnético de onda viajera axialmente simétrico que avanza axialmente a través de dicho espacio, teniendo dicho campo un componente de CC que varía espacialmente en intensidad con respecto al eje de dicho tanque y un componente de CA de onda viajera superpuesto al mismo con los máximos y mínimos alternos de la CA. componente que define una serie continua de zonas de contención en movimiento para partículas cargadas, dijo DC
4. Medios como se define en la reivindicación 3 definidos además por la longitud de onda de dicho componente de CA en la dirección del movimiento de onda disminuyendo progresivamente en dicha primera región, aumentando lentamente en dicha segunda región y aumentando en dicha tercera región.
5. Medios según se define en la reivindicación 3, en los que dichos medios de fuente multifásica polarizada de corriente continua comprenden una pluralidad de ejes de generadores de CC conectados en tándem y cada uno incluye escobillas y devanados de campo, dichas escobillas acopladas en relación de activación a dichos medios de solenoide en posiciones espaciadas a lo largo del eje. de dicho tanque de vacío, una corriente alterna multifásica. fuente de alimentación que genera una pluralidad de corrientes alternas respectivamente desplazadas progresivamente en fase en una pluralidad de terminales de salida, dichos terminales de salida conectados en relación de activación a los devanados de campo de dichos generadores en sucesión axial respectiva, y un eje de motor eléctrico conectado a dichos generadores.
6. Un reactor nuclear de operación continua para producir reacciones nucleares entre partículas de plasma aumentando la energía y la densidad del plasma que comprende un tanque de vacío alargado axialmente; bomba de vacío y medios de trampa de frío que se comunican con dicho tanque para evacuar el mismo a dimensiones de alto vacío; una pluralidad de solenoides espaciados axialmente dispuestos concéntricamente alrededor de dicho tanque; una pluralidad de ejes de generadores de CC conectados en tándem y cada uno con escobillas y devanados de campo; medios de control de corriente que conectan en serie las escobillas de dichos generadores a dichos solenoides respectivamente; dichos medios de control de corriente ajustados para producir corrientes de magnitudes progresivamente crecientes en dichos solenoides espaciados axialmente a lo largo de una primera sección de dicho tanque, magnitudes gradualmente crecientes en solenoides espaciados axialmente a lo largo de una segunda sección de dicho tanque, magnitudes progresivamente decrecientes en solenoides espaciados axialmente a lo largo de una tercera sección de dicho tanque; CA multifase. medios de suministro de energía conectados en relación de activación a los devanados de campo de dichos generadores para aplicar corrientes alternas progresivamente separadas en fase a los axialmente sucesivos de dichos generadores en la dirección de dicha tercera sección de tanque de vacío; un eje de motor eléctrico conectado en relación de accionamiento a dichos generadores; y medios generadores de plasma dispuestos en el extremo de dicho tanque adyacente a dicha primera sección para generar partículas de plasma con pequeños ángulos de paso con respecto al eje de dicho tanque. medios de suministro de energía conectados en relación de activación a los devanados de campo de dichos generadores para aplicar corrientes alternas progresivamente separadas en fase a los axialmente sucesivos de dichos generadores en la dirección de dicha tercera sección de tanque de vacío; un eje de motor eléctrico conectado en relación de accionamiento a dichos generadores; y medios generadores de plasma dispuestos en el extremo de dicho tanque adyacente a dicha primera sección para generar partículas de plasma con pequeños ángulos de paso con respecto al eje de dicho tanque. medios de suministro de energía conectados en relación de activación a los devanados de campo de dichos generadores para aplicar corrientes alternas progresivamente separadas en fase a los axialmente sucesivos de dichos generadores en la dirección de dicha tercera sección de tanque de vacío; un eje de motor eléctrico conectado en relación de accionamiento a dichos generadores; y medios generadores de plasma dispuestos en el extremo de dicho tanque adyacente a dicha primera sección para generar partículas de plasma con pequeños ángulos de paso con respecto al eje de dicho tanque.
7. Un reactor nuclear de operación continua como se define en la reivindicación 6, definido además por el espaciado axial entre dichos solenoides que disminuye progresivamente a lo largo de la primera sección de dicho tanque de vacío, aumenta lentamente a lo largo de la segunda sección de dicho tanque y aumenta rápidamente a lo largo de la tercera sección de dicho tanque. dicho tanque.
8. Un reactor de ondas progresivas para producir reacciones de pares de deuterones que comprende un tanque de vacío cilíndrico cerrado que tiene una sección central alargada y secciones extremas ensanchadas que se ensanchan hacia fuera del mismo; bomba de vacío y medios de trampa de frío conectados de manera comunicable al interior de dicho tanque de vacío para establecer dimensiones de alto vacío en el mismo; una pluralidad de solenoides dispuestos concéntricamente alrededor de dicho tanque de vacío en relación espaciada 10 l a lo largo del eje del mismo con la separación entre solenoides disminuyendo progresivamente a lo largo de dicha primera sección final, aumentando a lo largo de dicha sección central y aumentando a un ritmo mayor a lo largo de dicha segunda sección final; los sucesivos de dichos solenoides que tienen densidades de giros que aumentan progresivamente linealmente a lo largo de dicha primera sección final, aumentando gradualmente a lo largo de la sección central, y disminuyendo rápidamente a lo largo de la segunda sección final; una pluralidad de DC. ejes de generadores conectados en tándem y cada uno con escobillas y un devanado de campo; dichos generadores respectivamente conectados en sus escobillas a dichos solenoides; una corriente alterna multifase. fuente de alimentación conectada a los devanados de campo de dichos generadores para energizar axialmente sucesivos de los mismos con tensiones alternas desplazadas progresivamente en fase; un eje de motor eléctrico conectado en relación de accionamiento a dichos generadores; y medios generadores de plasma dispuestos en el extremo de dicho tanque de vacío adyacente a dicha primera sección de extremo para introducir plasma de deuterio axialmente en el mismo. fuente de alimentación conectada a los devanados de campo de dichos generadores para energizar axialmente sucesivos de los mismos con tensiones alternas desplazadas progresivamente en fase; un eje de motor eléctrico conectado en relación de accionamiento a dichos generadores; y medios generadores de plasma dispuestos en el extremo de dicho tanque de vacío adyacente a dicha primera sección de extremo para introducir plasma de deuterio axialmente en el mismo. fuente de alimentación conectada a los devanados de campo de dichos generadores para energizar axialmente sucesivos de los mismos con tensiones alternas desplazadas progresivamente en fase; un eje de motor eléctrico conectado en relación de accionamiento a dichos generadores; y medios generadores de plasma dispuestos en el extremo de dicho tanque de vacío adyacente a dicha primera sección de extremo para introducir plasma de deuterio axialmente en el mismo.
Referencias citadas en el expediente de esta patente PATENTES DE ESTADOS UNIDOS 2.993.851 Thomson et al 25 de julio de 1961 3.015.748 Hortwig et al 2 de enero de 1962 3.022.236 Ulrich et al 20 de febrero de 1962 3.029.361 Hernqvist 10 de abril de 1962 PATENTES EXTRANJERAS 315219 Francia, 3 de diciembre de 1962 28, 1959
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1. UN DISPOSITIVO DE CALENTAMIENTO DE PLASMA DE ONDA VIAJERA QUE COMPRENDE UN TANQUE DE VACÍO ALARGADO AXIALMENTE QUE ESTABLECE UN ESPACIO EVACUADO, MEDIOS GENERADORES DE CAMPO MAGNÉTICO TRANSPORTADOS POR DICHO TANQUE DE VACÍO PARA GENERAR UN CAMPO MAGNÉTICO DE ONDA VIAJERA AXIALMENTE SIMÉTRICO QUE PROGRESA AXIALMENTE A TRAVÉS DE DICHO ESPACIO CON LA ALTERNATIVA DE LA MEZCLA Y LOS MÍNIMOS CAMPO QUE DEFINE UNA SERIE CONTINUA DE ZONAS DE CONTINUO MAGNÉTICO SUMÉTRICO EN MOVIMIENTO AXIAL PARA CONTENER PARTÍCULAS DE CARGA, DICHO CAMPO MAGNÉTICO AUMENTANDO PROGRESIVAMENTE EN TENSIÓN A LO LARGO DEL EJE DE DICHO ESPACIO EN LA DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO ONDULAR DENTRO DE UNA REGIÓN DE INYECCIÓN, DICHO CAMPO AUMENTANDO GRADUALMENTE EN INTENSIDAD EN EL DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO ONDULAR EN UNA REGIÓN DE REACCIÓN DENTRO DE DICHO ESPACIO AXIAL CONTINUO A DICHA REGIÓN DE INYECCIÓN,DICHO CAMPO QUE DISMINUYE PROGRESIVAMENTE EN INTENSIDAD EN UNA REGIÓN DE EXPANSIÓN CONTINUA AXIALMENTE A DICHA REGIÓN DE REACCIÓN DENTRO DE DICHO ESPACIO EN LA DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO ONDULAR,Y MEDIOS GENERADORES DE PLASMA DISPUESTOS DENTRO DE DICHA REGIÓN DE INYECCIÓN PARA INYECTAR PLASMA EN DICHAS ZONAS DE CONTENCIÓN QUE SE MUEVE CONTINUAMENTE A TRAVÉS DE LAS CUALES EL PLASMA ES ATRAPADO Y COMPRIMIDO DENTRO DE CADA ZONA DE CONTENCIÓN DURANTE SU PASO A TRAVÉS DE LA REGIÓN DE INYECCIÓN Y LUEGO SUFRE REACCIONES NUCLEARES CON UNA PRODUCCIÓN CONJUNTA DE PRODUCTO ENERGÉTICO DURANTE LA REACCIÓN PASO A TRAVÉS DE LA REGIÓN DE REACCIÓN CON LOS PRODUCTOS DE LA REACCIÓN QUE DESPUÉS SE EXPANDEN CONTRA EL CAMPO Y LE ENTREGAN ENERGÍA DURANTE EL PASO DE LAS ZONAS DE CONTENCIÓN A TRAVÉS DE LA REGIÓN DE EXPANSIÓN CUYA ENERGÍA ES TRANSFERIDA POR DICHO CAMPO A LOS COMPONENTES GENERADORES DE CAMPO DE DICHO MEDIO GENERADOR DE CAMPO ASOCIADO CON DICHA REGIÓN
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