Proceso y aparato Pyrotron que utilizan el principio de mejora.
US3120476A
Estados Unidos
- Inventor
Publicar Richard F.
Aplicaciones en todo el mundo
Aplicación US732769A eventos
1958-04-28
1958-04-28
1959-04-28
1964-02-04
Solicitud concedida
1964-02-04
1981-02-04
Caducidad anticipada
Estado
Caducado - De por vida
Descripción
RF POST 4 de febrero de 1964 3.120.476 PROCESO Y APARATO PYROTRON QUE UTILIZA EL PRINCIPIO DE MEJORA 2 Hojas-Hoja 1 Presentada el 28 de abril de 1958 F/G. l4.
POSICIÓN AXIAL m fcmzmts ad; SE23:
INVENTADOR DE POSICIÓN AXIAL Longitudinal. RICHARD F POST Longitudinal A TTORNE Y.
RF POST PROCESO PYROTRON Y APARATO UTILIZANDO 4 de febrero de 1964 PRINCIPIO DE MEJORA Presentado el 28 de abril de 1958 2 Hojas-Hoja 2 ECRU 0 S v OSCILLATOR OSCILLATOR IN VEN TOR.
RICHARD F. POST ABOGADO.
3,120,476 PYROTRON PRGCESBS Y APARATUS UTEIZ- lNG ENCEMENT IRlNtIlPLE Richard F. Post, Walnut Creek, Califi, cedente a los Estados Unidos de América representado por la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos Presentado el 28 de abril de 1953, Ser. Nº 732.769 21 Reclamaciones. (U. 176-5) La presente invención se relaciona, en general, con el confinamiento y la manipulación de partículas cargadas y, más particularmente, con la utilización de dichas operaciones para mejorar el confinamiento y elevar la temperatura de las partículas cargadas constituyentes de un plasma. La solicitud es una continuación en parte de la solicitud en tramitación junto con la presente de Richard P. Post, número de serie 443.447, presentada el 14 de julio de 195-4, y por la presente incorpora por referencia el tema pertinente revelado en la misma. Tal solicitud en tramitación junto con la presente describe medios y métodos para manipular y confinar partículas cargadas eléctricamente para que sirvan a múltiples propósitos utilitarios, siendo la invención especialmente útil en la densificación y elevación de un plasma a temperaturas extremadamente altas en las que se producen diversas reacciones nucleares y químicas entre los constituyentes del plasma. . Brevemente, la invención descrita en dicha solicitud en trámite comprende el empleo de un sistema de contención magnética generalmente caracterizado como un campo magnético axialmente simétrico que tiene regiones de campo reflector intensificadas gradientemente espaciadas situadas en él y proporciona una zona de contención para partículas cargadas en un espacio vacío. La solicitud también revela métodos y medios para la inyección, atrapamiento, calentamiento, compresión, contención, y descompresión de partículas cargadas (plasma ionizado) y la utilización de los productos de diversas reacciones que pueden provocarse. La presente invención es de relevancia similar en general y, en vista de la pertinencia al campo especialmente valioso de la física de plasma de alta energía, el término Pyrotron ha sido concebido para designar dispositivos y procesos de carácter general descritos en dichas solicitudes en tramitación junto con la presente. El término Pyrotron se toma aquí para denotar un dispositivo del carácter descrito en la solicitud identificada anteriormente y que emplea una zona de contención o reacción definida por un campo magnético axialmente simétrico que tiene regiones de campo reflector intensificadas gradientemente espaciadas en él. En Pyrotrons, un plasma ionizado, es decir, un tenue sistema de núcleos atómicos altamente ionizados y los electrones asociados, de material combustible adecuado (deuterio, tritio o similares) y de cualquier origen que se proporcione en la zona de contención definida por el campo magnético indicado. Las partículas de plasma están confinadas tanto radial como axialmente dentro de la zona de contención en virtud de la configuración del campo de contención magnética, tal como se describe con gran detalle en la solicitud de patente en tramitación junto con la misma mencionada anteriormente. A continuación, las partículas confinadas se comprimen adiabáticamente dentro de la zona de contención mediante la manipulación apropiada del campo de contención, o se opera de otra manera de tal manera que aumente materialmente la energía de la partícula. A energías tan elevadas, se producen reacciones de pares nucleares entre las partículas de plasma tras la colisión de las partículas individuales entre sí (p. ej., la bien conocida reacción del par DD) que da como resultado la liberación de neutrones y otros constituyentes nucleares que son útiles para una variedad de propósitos. Por ejemplo, los neutrones liberados pueden emplearse para bombardear un material fértil, como el uranio-238, dispuesto en la periferia de la zona de contención y generar así material fisionable, como el plutonio-239.
El mecanismo de confinamiento de partículas dentro de una zona de contención de Pyrotron generalmente se deriva del concepto fundamental del movimiento de partículas cargadas en un campo magnético. Más particularmente, una partícula cargada en un espacio vacío en el que se establece un campo magnético axialmente simétrico de gradiente creciente (p. ej., una región de campo reflector de gradiente intensificado), se mueve con un componente de velocidad traslacional a la dirección del campo magnético de gradiente incrementado y una componente de velocidad perpendicular a dicha dirección constituyendo así una velocidad angular en el campo magnético axial. La trayectoria resultante o la partícula es, en consecuencia, una hélice con el eje paralelo al eje del campo magnético. En virtud de las leyes de conservación del momento y la energía cinética total, la progresión del movimiento de la partícula helicoidal en el gradiente de campo creciente hace que el diámetro de la hélice disminuya con el correspondiente aumento de la velocidad angular y la disminución del momento de inercia, es decir, la velocidad angular de. la partícula aumenta debido a la disminución del radio de giro de acuerdo con el conocido principio del ciclotrón. En consecuencia, la energía de traslación de la partícula se reduce proporcionalmente con el aumento de la energía de rotación como una función al cuadrado de la velocidad. Dado que la única fuente para el aumento de la energía de rotación es la energía de traslación original de la partícula, la energía de traslación se reduce con la consiguiente reducción de la velocidad de traslación. El proceso es continuo y, finalmente, la velocidad de traslación de la partícula se vuelve cero. Con esta condición, cualquier perturbación, es decir, perturbación en el movimiento de la partícula, que resulte en un movimiento de traslación en la dirección del gradiente de campo creciente, nuevamente causará un movimiento de rotación incrementado como se describió anteriormente. Por el contrario, una perturbación que da como resultado un movimiento de traslación opuesto al aumento del campo magnético da como resultado un movimiento continuo en esta dirección por lo que se obtiene efectivamente una reflexión de la partícula. Sin embargo, no todas las partículas que avanzan hacia el campo de gradiente aumentado se reflejan, ya que dichos campos de gradiente tienen un cono de pérdida asociado, es decir, partículas con una pluralidad de vectores de velocidad en el espacio de velocidad que tienen direcciones con respecto al eje del campo que se encuentran dentro de un ángulo sólido. determinado por la magnitud del escape del gradiente de campo a través del campo de gradiente. Solo se reflejan estas partículas que tienen proporciones suficientemente grandes de energía rotacional inicial a traslacional inicial para que los vectores de velocidad resultantes correspondientes de las partículas estén dirigidos en ángulos fuera del cono de pérdida del campo de gradiente incrementado. En las zonas de contención de Pyrotron que tienen gradientes de campo reflector de intensidades practicables, el orden máximo de reflexión de partículas alcanzable es del orden de Para que las reacciones químicas o nucleares se lleven a cabo con una eficiencia óptima en Pyrotrons, se apreciará que las pérdidas de partículas cargadas las partículas de combustible, así como los productos de reacción cargados resultantes, de la zona de contención por el mecanismo mencionado anteriormente, deben minimizarse en la mayor medida posible.
La presente invención proporciona un método y un aparato que logran la mejora anterior de las propiedades de reflexión de campos magnéticos de gradiente creciente excitando las partículas cargadas que se mueven en el campo para aumentar sus energías de rotación iniciales pero no sus energías de traslación. Más particularmente, de acuerdo con el método de la presente invención, la velocidad angular de las partículas cargadas que se mueven en un campo magnético de gradiente creciente aumenta al excitar dichas partículas en la región uniforme del campo magnético con un campo eléctrico alterno aplicado transversalmente al eje de el campo magnético y preferiblemente a la frecuencia de resonancia giromagnética de las partículas. El campo eléctrico aplicado es efectivo para orientar los vectores de velocidad de sustancialmente todas las partículas cargadas en direcciones fuera del ángulo del cono de pérdida del campo magnético de gradiente incrementado por lo que sustancialmente el 100% de las partículas se reflejan desde allí. Por consiguiente, el método puede utilizarse con gran ventaja en Pyrotrons para aumentar materialmente las propiedades de contención de plasma de la zona de contención magnética de los mismos.
El método de la presente invención puede emplearse adicionalmente para lograr la inyección y el calentamiento continuos de partículas de plasma en un proceso de calentamiento de partículas para pirotrones lineales de zonas múltiples. Dicho proceso comprende el establecimiento de un campo magnético axialmente simétrico que tiene regiones de campo de reflector magnético primera y segunda con una primera región de intensidad de campo magnético uniforme que se extiende desde la región de campo de primer reflector a una segunda región de meseta de menor intensidad y que termina hacia afuera en el segundo reflector región de campo definiendo así un campo de contención magnética Pyrotron de zona múltiple lineal. Las partículas cargadas se inyectan en la primera región de intensidad de campo magnético uniforme con una velocidad axial residual dirigiendo un haz de iones energéticos a través de la primera región de campo reflector. Los iones se someten a aceleración angular en la primera región de intensidad uniforme aplicando un campo eléctrico alterno de acuerdo con la presente invención transversalmente a través de dicha primera región de intensidad uniforme. La relación de velocidad radial a axial de los iones aumenta en consecuencia, por lo que se mejoran las propiedades reflectantes de las regiones del campo reflector y se incrementa la energía de las partículas. Los iones acelerados angularmente luego progresan continuamente por difusión preferencial hacia la segunda región de meseta de menor intensidad magnética y quedan atrapados y contenidos durante tiempos apreciables. La relación de velocidad radial a axial de los iones aumenta en consecuencia, por lo que se mejoran las propiedades reflectantes de las regiones del campo reflector y se incrementa la energía de las partículas. Los iones acelerados angularmente luego progresan continuamente por difusión preferencial hacia la segunda región de meseta de menor intensidad magnética y quedan atrapados y contenidos durante tiempos apreciables. La relación de velocidad radial a axial de los iones aumenta en consecuencia, por lo que se mejoran las propiedades reflectantes de las regiones del campo reflector y se incrementa la energía de las partículas. Los iones acelerados angularmente luego progresan continuamente por difusión preferencial hacia la segunda región de meseta de menor intensidad magnética y quedan atrapados y contenidos durante tiempos apreciables.
La invención también proporciona aparatos en forma de varias realizaciones preferidas en las que se pueden llevar a cabo los métodos anteriores. En primer lugar, la invención se materializa en un Pyrotron de una sola zona que tiene una zona de contención magnética mejorada y que comprende, en general, medios para establecer en un espacio vacío un campo magnético axialmente simétrico que tiene regiones de campo reflector intensificadas gradientemente espaciadas situadas en el mismo y, por lo tanto, define una zona de contención. medios para aplicar un campo eléctrico alterno a través de la región central del campo magnético indicado, y medios para introducir partículas cargadas (plasma) a dicha zona de contención.
En segundo lugar, la invención se materializa en un Pyrotron lineal de múltiples zonas con una inyección mejorada y una región de cierre que se conecta con una zona de reacción en la que se puede llevar a cabo el último método descrito anteriormente. Dicho Pyrotron de zona múltiple generalmente comprende medios para establecer dentro de un espacio vacío un campo magnético axialmente simétrico que tiene regiones de campo reflector intensificadas gradientemente espaciadas con una primera región de meseta de intensidad de campo magnético uniforme que define una zona de sobrecalentamiento y una segunda región de sumidero de una menor uniforme. intensidad de campo que define una zona de reacción entre dichos campos reflectores, medios para dirigir iones energéticos al campo reflector que linda con dicha zona de supercalentamiento,
La invención contempla además el empleo de procesos y aparatos adicionales de la naturaleza descrita en la solicitud de patente Pyrotron básica mencionada anteriormente para aumentar la energía de partículas cargadas atrapadas en una zona de contención para iniciar y/o promover reacciones químicas y nucleares, utilizando los nucleones resultantes. producidos en grandes cantidades u otros productos de reacción para servir múltiples propósitos utilitarios, y similares.
En consecuencia, es un objeto de la presente invención proporcionar un método y un aparato para limitar el movimiento de partículas cargadas eléctricamente en una dirección específica.
Otro objeto de la invención es la provisión de un método y un aparato para mejorar las propiedades reflectantes de partículas cargadas de un campo magnético de gradiente creciente.
Otro objeto más de la presente invención es proporcionar un método y un aparato para aumentar las capacidades de contención de partículas de una zona de contención magnética Pyrotron para acercarse. Otro objeto más de la presente invención es proporcionar un Pyrotron que tenga regiones de cierre de campo reflector de zona de contención mejorada por radiofrecuencia.
Otro objeto más de la presente invención es proporcionar un proceso y un aparato para la inyección y el calentamiento continuos de iones de combustible en un Pyrotron lineal de zonas múltiples que tiene una zona de contención magnética mejorada.
Es un objeto adicional de la invención proporcionar un Pyrotron en el que se eliminen virtualmente las pérdidas finales de partículas cargadas.
Otro objeto más de la invención es proporcionar transferencia de masa de plasma.
Otros objetos y ventajas de la invención se harán evidentes al considerar la siguiente descripción tomada junto con el dibujo adjunto, del cual:
La FIGURA 1, la parte (A) es una ilustración gráfica de un perfil de intensidad de campo magnético axial de un campo de contención magnético Pyrotron axialmente simétrico típico y la parte (B) es una ilustración gráfica de la distribución espacial del campo de contención mejorado por un campo eléctrico alterno campo de acuerdo con la presente invención, estando dispuesta la porción (B) en la posición correspondiente debajo de la porción (A);
La FIGURA 2 es un diagrama vectorial que indica varias relaciones de las velocidades de las partículas y las intensidades del campo magnético empleadas para determinar el ángulo de exclusión de las partículas gr"1 de un reflector magnético de gradiente creciente. La FIGURA 3 es un diagrama que ilustra las relaciones empleadas para calcular el ángulo sólido de pérdida de partículas a través de un campo reflector magnético de gradiente creciente;
La FIGURA 4, la parte (A) es una ilustración gráfica de un perfil de intensidad de campo magnético axial de un campo de contención magnética Pyrotron de zona múltiple lineal, y la parte (B) es una ilustración gráfica de la distribución espacial del campo de contención de zona múltiple e incluye un campo de mejora eléctrica alterno aplicado de acuerdo con la presente invención, estando dispuesta la porción (B) en la posición correspondiente debajo de la porción (A);
la FIGURA 5 es una vista en sección en alzado lateral de un Pyrotron de zona única con zona de contención magnética mejorada de acuerdo con la invención;
la FIGURA 6 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea 66 de la FIGURA 5 y que ilustra la estructura del electrodo de radiofrecuencia de la realización de la misma; y
La FIGURA 7 es una vista en sección en alzado lateral de un Pyrotron lineal de zona múltiple con zona de inyección y cierre mejorada de acuerdo con la invención.
Considerando ahora la presente invención con respecto a su método y con referencia a la FIGURA 1 del dibujo, se contempla que primero se proporcionará una zona de reacción contenida magnéticamente de Pyrotron de acuerdo con la descripción de la solicitud de patente en tramitación junto con la referencia anteriormente, número de serie .443,447. Brevemente, dicha zona de reacción se establece en un espacio vacío y está definida por un campo magnético axialmente simétrico que tiene una configuración espacial y un perfil de intensidad axial correspondiente, como se ilustra respectivamente en las partes (B) y (A) de la FIGURA 1. El campo magnético axialmente simétrico está provista de una región central relativamente alargada a lo largo de la cual la intensidad del campo magnético, H es aproximadamente uniforme y que se fusiona suavemente con regiones de campo reflector de intensidad magnética terminal incrementadas en forma de gradiente, H y H Las partículas cargadas energéticamente, es decir, las partículas que tienen velocidades finitas con componentes radiales y axiales y que pueden comprender los constituyentes de un plasma ionizado de material gaseoso, por ejemplo, deuterio, tritio y similares, introducidas en el campo magnético serán atrapado y contenido en él, de acuerdo con la práctica convencional de Pyrotron. Las partículas describen caminos helicoidales dentro del campo magnético como generalmente se muestra en el camino típico ilustrado en la FIGURA 1 (B), teniendo un eje de rotación generalmente paralelo al eje longitudinal del campo, es decir, paralelo a las líneas magnéticas de fuerza. Más particularmente, la energía cinética total, W, de una partícula que recorre una trayectoria helicoidal puede considerarse dividida en dos partes vectoriales: una energía de rotación,
A medida que una partícula se mueve hacia una región de magnetización intensificada, como uno de los campos reflectores HH, la componente de traslación de la energía, W n, disminuye continuamente y la energía angular, WL, aumenta continuamente hasta que, en las condiciones adecuadas, tal componente de traslación desaparece y toda la energía de la partícula es angular. En consecuencia, el particular se detiene en una región reflectora y la dirección de viaje a lo largo del eje del campo de contención se invierte, por lo que la partícula se refleja alternativamente entre las regiones del campo reflector H y H y, por lo tanto, está efectivamente contenida.
El movimiento de partículas anterior se describe ampliamente y se expresa matemáticamente en la solicitud de patente básica de Pyrotron, número de serie 443.447, y por lo tanto no se describe en detalle en este documento. Además, dicha solicitud establece una derivación de la condición que gobierna la reflexión de las partículas en las regiones del campo reflector H y H de la siguiente manera:
Wt (0) HR Who) 3 HE donde Dado que la energía de una partícula es proporcional al cuadrado de su velocidad, de la expresión anterior se sigue que E 51 2.4 ILL H 0 donde:
n = componente traslacional de la velocidad. vi = componente perpendicular de la velocidad.
Por lo tanto, con referencia a la FIGURA 2 del dibujo, dada la velocidad de una partícula, v, la relación de las componentes paralelas v 6 a las perpendiculares v de la velocidad de la partícula define un ángulo, 6, para el cual 0 debe ser mayor que un valor mínimo , el ángulo de exclusión 0 para que la partícula se refleje en las regiones del campo reflector H (es decir, H y H Por lo tanto, tan 6 g para la reflexión Además, para una distribución aleatoria incidente de velocidades, el ángulo de exclusión 0 es la mitad de un ángulo sólido 'Q =21r(1-C0S 0 dentro del cual las partículas escaparán a través de las regiones del campo reflector H, es decir, el ángulo sólido 9, define un cono de escape de velocidad de partículas de la región del campo reflector como se muestra en la FIGURA 3.
Por lo tanto, es fácilmente evidente a partir de las expresiones anteriores que la relación entre la velocidad perpendicular y la de traslación de una partícula se puede aumentar para producir un aumento correspondiente en el ángulo del vector de velocidad, 0, de la partícula.
Continuando ahora con el método de la invención de acuerdo con los aspectos más destacados del mismo, el ángulo del vector de velocidad, 6, de las partículas energéticas cargadas (plasma de combustible ionizado) como puede estar confinado dentro de la contención magnética Pyrotron definida por el campo magnético H -HH de FIGURA 1, o moviéndose en un campo magnético de gradiente creciente, se aumenta al someter las partículas a un campo eléctrico acelerador, E, orientado transversalmente a la dirección del campo magnético para aumentar la componente perpendicular de la velocidad de la partícula, v sin alterar el componente de traslación de la velocidad v El campo eléctrico, E, se aplica de tal manera que aumenta los ángulos del vector de velocidad de prácticamente todas las partículas cargadas a valores más allá del ángulo de exclusión 0 para un gradiente de campo magnético dado, por ejemplo,
y por lo tanto fuera del cono de escape del ángulo 9, para tal gradiente de campo, por lo que sustancialmente todas las partículas se reflejan desde allí. Más particularmente, con referencia particular a Pyro-trons, el campo eléctrico, E, se establece preferiblemente transversalmente a través de la región central del campo de intensidad uniforme, H del campo de contención magnética, HH-H, como se muestra en la FIGURA 1. El campo es preferiblemente alterno a alta frecuencia y puede establecerse disponiendo electrodos axialmente alargados espaciados transversalmente en lados opuestos del eje de la región central H y energizados por un oscilador de radiofrecuencia. La frecuencia, f, del campo eléctrico alterno, E, y por lo tanto de las oscilaciones energizantes del oscilador de radiofrecuencia se selecciona de manera que las partículas dentro de la zona de contención sean continuamente aceleradas por el campo en la dirección angular del movimiento de las partículas. La velocidad angular o perpendicular v de las partículas aumentó en consecuencia, aumentando así el ángulo del vector de velocidad 0 a un valor mayor que el ángulo de exclusión 0 de las regiones del campo reflector H = H = H como se describió anteriormente, por lo que sustancialmente todas las partículas están confinadas dentro de la contención magnética. zona. En consecuencia, la frecuencia, f, se selecciona mejor como igual a la conocida frecuencia giromagnética, f de las partículas particulares (p. ej., deuterones, tritones, electrones o similares) dentro de la zona de contención (es decir,
Donde La expresión anterior se puede emplear para calcular la frecuencia apropiada del campo eléctrico aplicado E y para los deuterones dicha frecuencia se calcula como:
Sin embargo, como suele ocurrir con los pirotrones, el plasma de combustible termonuclear incluye una mezcla de partículas cargadas ionizadas (p. ej., deuterones y tritones) cuyo peso atómico o proporción de masa a carga son múltiples. Para que todas las partículas en la mezcla se reflejen desde las regiones del campo reflector HH de acuerdo con el método de la presente invención, es deseable en este caso que el campo eléctrico alterno, E, incluya armónicos apropiados para excitar todas las partículas en sus frecuencias giromagnéticas particulares para mejorar la reflexión en las regiones del campo reflector.
El método de mejora de la reflexión descrito anteriormente de la presente invención contempla adicionalmente un aumento en la energía cinética (calentamiento) de las partículas de plasma en una zona de contención magnética. Dado que el campo eléctrico alterno, E, es eficaz para aumentar la componente angular de la velocidad de la partícula, v, hay un aumento concomitante en la componente angular de la energía de la partícula, W, que es proporcional a una función al cuadrado de la velocidad. Por lo tanto, hay una ganancia neta en la energía de las partículas, W. Una zona de contención magnética de Pyrotron mejorada de acuerdo con el método de la presente invención puede emplearse ventajosamente como una zona de sobrecalentamiento para inyectar continuamente combustible calentado en una zona de reacción contigua de un Pyrotron de zona múltiple lineal mejorado. Más particularmente, primero se proporcionará en un espacio vacío, un campo magnético axialmente simétrico de región múltiple que tiene una configuración de la forma general ilustrada en la FIGURA 4 del dibujo, y por lo tanto define zonas contiguas contenidas magnéticamente de un Pyrotron de zona múltiple. Como se muestra en la figura, se proporciona un campo de contención magnética que tiene una primera y una segunda regiones de campo reflector terminal intensificadas en gradiente Hi Hr con una región de sobrecalentamiento de intensidad uniforme Hz que se extiende desde la región de campo reflector Hr hasta una región de reacción de meseta de menor intensidad H2 y que ' las partículas cargadas (plasma ionizado) se introducen en la zona del sobrecalentador definida por la región de campo Hz mediante cualquiera de los diversos métodos de inyección descritos en la solicitud de patente básica de Pyrotron, número de serie 443.447. El plasma se puede introducir, por ejemplo, dirigiendo un haz de iones neutralizados con carga espacial a través de la región del campo reflector Hr en el eje del mismo y en la región del sobrecalentador l-lz. zona de contención de la región,
Dicho campo eléctrico alterno se puede aplicar como en el caso de una zona de contención de una sola región colocando electrodos de radiofrecuencia opuestos a través de la zona de sobrecalentador Hz y aplicándoles energía de radiofrecuencia que puede ser suministrada por un oscilador. El campo eléctrico alterno mejora así las propiedades de reflexión de las regiones del campo reflector Hr Hr y aumenta la energía de las partículas de plasma mediante su aceleración angular en la zona del sobrecalentador H2 de acuerdo con el método de la presente invención. Las partículas aceleradas proporcionadas en la zona del supercalentador H2 luego avanzan continuamente por difusión preferencial a la zona de reacción de menor intensidad Hz. Las partículas aceleradas quedan atrapadas y contenidas dentro de la zona de reacción Hz durante tiempos apreciables durante los cuales la partícula puede operarse adicionalmente de acuerdo con Práctica convencional de Pyrotron para establecer pares nucleares u otras reacciones. Sustancialmente no se pierden partículas a través de la región del campo reflector Hr ya que los vectores de velocidad de las partículas están orientados fuera del ángulo del cono de escape de las regiones del campo reflector por el método de la presente invención. En consecuencia, el escape de partículas de la zona de reacción H2 generalmente se limita a una dirección, a saber,
Se apreciará que el método de la presente invención puede modificarse aún más al proporcionar una región de campo reflector Hr entre la región Hz del sobrecalentador y la región de reacción Hz. Dicha región Hr del campo reflector se establece preferentemente disponiendo un segmento solenoidal alrededor de la región del extremo interior del segmento solenoidal de la mención anterior que establece la región del sobrecalentador Hz y energiza el mismo con corriente continua. Las partículas de plasma se acumulan así y se aceleran angularmente en la zona del sobrecalentador Hz para formar una carga de combustible calentado. A continuación, la corriente continua se reduce periódicamente para disminuir la intensidad de la región del campo reflector Hr, lo que da como resultado la transferencia periódica de la carga de combustible a la zona de reacción H. En consecuencia, se puede utilizar el método para lograr la transferencia de masa de plasma.
Considerando ahora lo que puede considerarse como el aparato y la estructura preferidos para llevar a cabo los métodos y procesos descritos anteriormente y con referencia a la forma ilustrada de los mismos en la FIGURA 5 del dibujo, se proporciona un Pyrotron 11 de zona única de construcción generalmente convencional y modificado de acuerdo con la presente invención. Con el fin de proporcionar el espacio vacío indicado anteriormente, Pyrotron 11 incluye una cámara de vacío 12, que está construida preferiblemente como un tubo cilíndrico alargado 13 de material estructural permeable magnéticamente adecuado, por ejemplo, acero inoxidable.
Se proporcionan medios para establecer un campo de contención magnético Pyrotron axialmente simétrico convencional dentro de la cámara de vacío 12 y tales medios pueden comprender un devanado de bobina solenoidal 17, dispuesto concéntricamente alrededor de la cámara 12, para encerrar una longitud sustancial del mismo. El devanado 17 se distribuye preferiblemente de manera uniforme y, por lo tanto, es capaz de proporcionar, al menos, la región central de intensidad uniforme, H (consulte la FIGURA 1) a lo largo de una longitud sustancial de la cámara 12 al recibir corriente eléctrica de una fuente de alimentación adecuada 18. Tal la fuente de alimentación se proporciona de acuerdo con la práctica convencional de Pyrotron y, en consecuencia, es capaz de almacenar cantidades sustanciales de energía eléctrica, por ejemplo, grandes bancos de condensadores precargados a alto voltaje.
Las regiones del campo reflector intensificado en forma de gradiente (designadas anteriormente como H y 1-1) se proporcionan preferiblemente en las regiones terminales 19, 21 de la cámara 12 (regiones que están encerradas por las correspondientes porciones terminales del devanado solenoidal 17) al disponer los segmentos solenoidales 22, 23, Los segmentos de solenoide 22, 23 pueden activarse por medio de las fuentes de alimentación 24, 26 respectivamente conectadas a ellos y generalmente de construcción similar a la fuente de alimentación 13. Alternativamente, los segmentos 22, 23 pueden conectarse en serie aditiva con el devanado 17 y energizado por una fuente de alimentación común para establecer el campo de contención HHH Además,el campo de contención puede ser manipulado de diversas formas por aparatos conectados al campo que producen solenoides como se proporciona en la solicitud de patente Pyrotron básica mencionada anteriormente para realizar la inyección, compresión y descompresión del plasma combustible así como otros procesos Pyrotron.
23 para colocarse en relación con el campo de contención en las porciones de campo de gradiente entre las regiones de campo reflector HH respectivamente y la región de campo central H Las fuentes de iones 27 son de diseño convencional tal como se describe en EE.UU. Patente 2.786.143 otorgada a L. Ruby et al., 19 de marzo de 1957.
En cuanto a la estructura preferida para establecer el nuevo campo eléctrico potenciador de radiofrecuencia transversalmente a través de la región de campo central H, tal estructura se proporciona mejor como electrodos de radiofrecuencia 28, 29 axialmente alargados dispuestos de manera opuesta a través de la región central de la cámara de vacío 12 aproximadamente limitada por los planos transversales centrales de solenoides 22, 23. Los electrodos 23, 29 se proporcionan mejor con una sección transversal en forma de canal como se ilustra en la FIGURA 6 del dibujo, para efectuar una configuración de campo eléctrico sustancialmente uniforme independientemente del efecto de pared de la cámara de vacío metálica 12 Más particularmente, en la construcción preferida de cada uno de los electrodos 28, 29,láminas alargadas relativamente delgadas 30 de material eléctricamente conductor tal como acero inoxidable se doblan longitudinalmente en forma de sección transversal como un trapezoide simétrico abierto con secciones laterales similares 31, 32 cada una en aproximadamente 45 a una sección base 33. Para que los electrodos sean autosoportados entre En los extremos del mismo, cada electrodo también incluye un miembro de respaldo arqueado alargado sustancialmente rígido 34 fabricado, por ejemplo, de acero inoxidable y asegurado en relación circunscrita a las caras exteriores de las secciones laterales y base 31, 32, 33 por cualquier medio adecuado de unión rígida tal como soldadura de punto.cada electrodo también incluye un miembro de respaldo arqueado alargado sustancialmente rígido 34 fabricado, por ejemplo, de acero inoxidable y asegurado en relación circunscrita a las caras exteriores de las secciones laterales y de base 31, 32, 33 por cualquier medio adecuado de unión rígida tal como soldadura por puntos.cada electrodo también incluye un miembro de respaldo arqueado alargado sustancialmente rígido 34 fabricado, por ejemplo, de acero inoxidable y asegurado en relación circunscrita a las caras exteriores de las secciones laterales y de base 31, 32, 33 por cualquier medio adecuado de unión rígida tal como soldadura por puntos.
Para facilitar el montaje de los electrodos 28, 29 dentro de la cámara de vacío 12 en la relación indicada anteriormente,
los anillos de soporte 35, 36 de material aislante eléctrico, por ejemplo, Pyrex, están unidos, como por fusión, a los extremos de los electrodos 28, 29, respectivamente, con los electrodos en oposición diametral simétrica. El diámetro exterior de los anillos de soporte 35', 36 se hace aproximadamente igual al diámetro interior del tubo 13 de la cámara de vacío 12, por lo que todo el conjunto de electrodos soportados en el extremo puede trasladarse axialmente a su posición dentro de la cámara antes de la instalación de la placa de cierre del extremo 14.
Los electrodos 28, 29 son energizados por una fuente adecuada de energía de radiofrecuencia, preferiblemente, al menos un oscilador de frecuencia variable 37 conectado a ellos y capaz de entregar un voltaje de salida de radiofrecuencia del orden de 2 kv. amplitud. Para facilitar la conexión del oscilador a los electrodos, se conectan varillas conductoras adecuadas 38, 3 % a los electrodos 28, 29, respectivamente, y se extienden axialmente a través de acopladores coaxiales de alimentación 41, 42 herméticamente aislados eléctricamente y provistos respectivamente en la placa de cierre 14 para terminar allí. en la línea de transmisión coaxial convencional que energiza los terminales 43, 44. El oscilador 37 puede entonces conectarse por medio de las líneas de transmisión coaxial 46, 47 a los terminales 43, 44 para energizar los electrodos 28, 29 y así establecer el campo potenciador eléctrico alterno indicado transversalmente a través de la zona de contención magnética definida por el campo magnético dentro de la cámara de vacío 12. Además, la frecuencia del oscilador 37 se ajusta igual a la frecuencia giromagnética de las partículas de combustible termonuclear particulares suministradas por fuentes de iones 27 a la zona de contención. Por lo tanto, los ángulos del vector de velocidad de dichas partículas de combustible están orientados fuera de los ángulos del cono de pérdida de la región del campo reflector H y H del campo que define la zona de contención, lo que resulta en una eliminación sustancialmente completa de las pérdidas finales de partículas de combustible del mismo con un aumento concomitante en la eficiencia. con los que se pueden realizar reacciones dentro del Pyrotron llll. la frecuencia del oscilador 37 se ajusta igual a la frecuencia giromagnética de las partículas de combustible termonuclear particulares suministradas por las fuentes de iones 27 a la zona de contención. Por lo tanto, los ángulos del vector de velocidad de dichas partículas de combustible están orientados fuera de los ángulos del cono de pérdida de la región del campo reflector H y H del campo que define la zona de contención, lo que resulta en una eliminación sustancialmente completa de las pérdidas finales de partículas de combustible del mismo con un aumento concomitante en la eficiencia. con los que se pueden realizar reacciones dentro del Pyrotron llll. la frecuencia del oscilador 37 se ajusta igual a la frecuencia giromagnética de las partículas de combustible termonuclear particulares suministradas por las fuentes de iones 27 a la zona de contención. Por lo tanto, los ángulos del vector de velocidad de dichas partículas de combustible están orientados fuera de los ángulos del cono de pérdida de la región del campo reflector H y H del campo que define la zona de contención, lo que resulta en una eliminación sustancialmente completa de las pérdidas finales de partículas de combustible del mismo con un aumento concomitante en la eficiencia. con los que se pueden realizar reacciones dentro del Pyrotron llll.
Considerando ahora un Pyrotron 43 de zona múltiple lineal mejorado de acuerdo con la presente invención como se ilustra en la FIGURA 7 del dibujo, y que puede emplearse para realizar los procesos de inyección y calentamiento continuos descritos anteriormente, se proporciona una cámara de vacío 49, generalmente similar en construcción a la cámara de vacío 12 del Pyrotron de zona única descrito anteriormente. Más particularmente, la cámara 49 está cerrada de manera similar en un extremo por una placa de cierre 51, y conectada en el otro extremo a la bomba de vacío y al medio de trampa fría 52. Dichos medios son efectivos para agotar la cámara 49 a dimensiones de alto vacío, estableciendo así un espacio vacío. .
Un campo de contención magnética de región múltiple de acuerdo con los procesos descritos anteriormente (es decir, el campo magnético Hr - Hz Hz l-Ir de la FIGURA 4) se establece longitudinalmente en la cámara 49 mediante medios generadores de campo que incluyen un devanado solenoidal alargado 53 concéntrico con referencia a dicho campo. cámara 49. El devanado 53, al ser energizado, proporciona en una zona de reacción 54, la intensidad, l-lz de la región generalmente uniforme del campo de múltiples regiones.
Un segmento solenoidal 56 dispuesto concéntricamente alrededor de una región extrema del devanado solenoidal 53, preferiblemente el extremo correspondiente al extremo de la cámara 49 acoplado a la bomba de vacío y los medios de trampa fría 52, puede emplearse ventajosamente para establecer la región del campo reflector intensificado gradientemente Hr de el campo de contención tras la activación. De manera similar, otro segmento solenoidal 57 está preferiblemente dispuesto alrededor de la otra región extrema del devanado 53 y se extiende hacia adentro para facilitar la intensificación de la intensidad del campo magnético y por lo tanto proporcionar uniformemente la región Hz del campo. La región H2 en la región Hz/Hz disminuye gradualmente hasta la intensidad H1 proporcionando así una zona 58 de supercalentador de intensidad magnética Hz que se conecta con la zona de reacción 54 de acuerdo con los procesos descritos anteriormente. Finalmente,
La activación de los solenoides 53, 56, 57, 59 se facilita mejor de acuerdo con la práctica convencional de Pyrotron. Por ejemplo, dichos solenoides pueden conectarse en serie aditiva, como se ilustra en la figura, y acoplarse a un DC adecuado. fuente de alimentación 61 capaz de generar continuamente grandes corrientes, por ejemplo, generadores extremadamente grandes o bancos de los mismos, sistemas rectificadores de banco de condensadores, y similares. Se apreciará que los solenoides pueden además ser energizados individualmente por fuentes de energía separadas o por cualquier otro esquema predicado por la aplicación particular para la cual se emplea el Pyrotron.
En lo que respecta al campo potenciador eléctrico alterno que se establecerá transversalmente a través de la zona de sobrecalentamiento 58 definida por la región H2 del campo magnético de acuerdo con los aspectos destacados de la invención, debe apreciarse que la estructura preferida para generar dicho campo eléctrico se deriva de la anterior. descrito con respecto al Pyrotron ll de zona única de las FIGURAS 5 y 6. Más específicamente, un conjunto de electrodos de radiofrecuencia 62, que es generalmente similar en construcción al conjunto descrito anteriormente en detalle que incluye electrodos 28, 29 y anillos de soporte 35, 36 es dispuestos coaxialmente dentro de la cámara de vacío 49 en el centro de la zona del sobrecalentador 58. Los electrodos de radiofrecuencia en forma de canal 63, 64 del conjunto 62 están dispuestos de manera opuesta y transversal a través de la zona del sobrecalentador 58.
Se proporcionan medios de entrada de energía eléctrica adecuados para facilitar la activación de los electrodos 63, 64 con energía de radiofrecuencia suministrada por medio de un oscilador 66 de frecuencia variable. a través de un acoplador de paso coaxial aislado herméticamente sellado 69, 71 provisto respectivamente en la placa de cierre 51 para terminar allí en terminales de energización de línea de transmisión coaxial convencional 72, '73 de manera similar a la descrita en relación con Pyrotron ll de zona única. El oscilador 66 se conecta luego por medio de líneas de transmisión coaxial Wt, 76 a los terminales 72, '73 respectivamente para energizar los electrodos d3,
Para introducir partículas cargadas en la zona del sobrecalentador 58 a la manera de los procesos de la presente invención, las fuentes de iones 77, de construcción similar a las fuentes de iones 27, están dispuestas centralmente o en bancos radiales axialmente hacia afuera de la zona del sobrecalentador 53 como se describe en la Aplicación Pyrotron básica a la que se hizo referencia anteriormente. Las fuentes '77 dirigen un haz de iones neutralizados con carga espacial hacia la región del campo reflector Hr del campo que define la zona de contención de la región múltiple. El haz de iones penetra en la región del campo Hr como en el eje de la misma donde las líneas de flujo magnético están sustancialmente orientadas longitudinalmente en su totalidad, para luego ingresar a la zona del sobrecalentador 58 definida por la región del campo H2 La frecuencia del oscilador de frecuencia variable se ajusta igual a la frecuencia giromagnética de los iones de combustible particulares utilizados. En consecuencia, los iones de combustible se someten a aceleración radial en la zona 58 del sobrecalentador por la energía eléctrica alterna suministrada por los electrodos 63, 64, por lo que también aumenta la relación entre la velocidad radial y la axial. Dicho aumento de la relación produce una orientación de los vectores de velocidad de los iones de combustible que se encuentra fuera de los ángulos del cono de escape de los cierres terminales definidos por las regiones del campo reflector Hi hr. Además, dado que la componente radial de la velocidad de las partículas aumenta, existe un aumento de la componente radial de la energía de los iones y, por tanto, de la energía total de los iones. En consecuencia, los componentes del plasma se calientan (aumento de la energía cinética) en la zona del sobrecalentador 58. Dado que la zona de reacción 54 está definida por la región Hz del campo de contención magnética de múltiples regiones que es de menor intensidad que la región Hz que define la zona del sobrecalentador 58, los iones de combustible calentado avanzan continuamente por difusión preferencial en la dirección de la zona de reacción 54 y son atrapado y contenido en él durante tiempos apreciables como sigue del proceso descrito anteriormente. Los iones Th no escaparán a través del cierre final definido por la región Hr del campo reflector i2 debido a la mejora efectuada por el campo eléctrico alterno. Por consiguiente, la pérdida axial de los iones de combustible de la zona de reacción 54 se limita a la dirección hacia la zona del sobrecalentador 58. Esos iones que tienden a escapar axialmente de la zona de reacción son devueltos a la zona del sobrecalentador y son acelerados radialmente en ella por el campo eléctrico para ser devueltos posteriormente en condiciones sobrecalentadas a la zona de reacción 58, por lo que se produce un calentamiento adicional relativamente pequeño por los procesos convencionales de compresión adiabática magnética de Pyrotron y se requiere algo similar para iniciar y promover reacciones nucleares o químicas a velocidades de reacción sustanciales. El Pyrotron 43 de zona múltiple lineal facilita la conducción de reacciones químicas y nucleares con una mayor eficiencia de operación.
Para demostrar la manera en que la mejora de la presente invención se puede aplicar a cualquier Pyrotron, dado un conjunto específico de parámetros estructurales, solo a modo de ejemplo, considere las especificaciones de la realización operativa del Pyrotron presentadas en mi documento anteriormente mencionado. solicitud en trámite SN 443.447. Estas especificaciones son las siguientes:
Campo central (HQ-15 kilogauss.
Conociendo los parámetros específicos anteriores, los valores de un conjunto correspondiente de parámetros para el campo de mejora de radiofrecuencia de la presente invención para aumentar las capacidades de contención del dispositivo se calculan fácilmente a partir de los datos y fórmulas establecidos anteriormente.
Más específicamente, el voltaje de salida del oscilador de frecuencia variable 37 y, por lo tanto, la amplitud del campo de mejora, E, es de aproximadamente 2 kilovoltios (ver columna 10, línea S).
La frecuencia del voltaje de radiofrecuencia del oscilador 37, y por lo tanto del campo de mejora, de la fórmula en la línea 16, columna 7 es f:8 X 10 X 15,000 gauss: l2 megaciclos Con los parámetros específicos anteriores del campo de mejora empleados, el los deuterones son acelerados resonantemente de forma acumulativa por el campo de mejora con un aumento resultante en sus energías de traducción. Los vectores de velocidad resultantes de los deuterones se orientan por lo tanto fuera de los ángulos del cono de pérdida de los campos reflectores, de modo que el tiempo de contención de los deuterones aumenta y, por lo tanto, tienen una mayor oportunidad de colisionar y sufrir reacciones de pareja.
Para otros conjuntos de parámetros de lyrotron y otras partículas cargadas empleadas, el procedimiento para la selección de los parámetros de campo de mejora correspondientes es similar al que se acaba de establecer, la frecuencia de campo de mejora adecuada para cualquier partícula introducida en una zona de contención magnética de Pyrotron específica se puede derivar directamente de la fórmula general establecida en la línea 3, columna 7.
Si bien la presente invención se ha descrito anteriormente en términos de pasos específicos en los métodos y con respecto a varias realizaciones preferidas, será evidente que son posibles numerosas modificaciones y variaciones dentro del espíritu y alcance de la invención y, por lo tanto, no pretende limitar la invención excepto por los términos de las siguientes reivindicaciones.
Lo que reclamo es:
1. Un método para reflejar partículas de plasma en movimiento en un campo magnético axialmente simétrico de gradiente incrementado orientado paralelo a la traslación longitudinal de dichas partículas que comprende el paso de aumentar las relaciones de velocidad angular a velocidad de traslación de dichas partículas excitando las partículas con una radiofrecuencia campo eléctrico aplicado transversalmente al eje de dicho campo magnético en una región de intensidad menor que el pico para orientar el vector de velocidad de dicha partícula en una dirección fuera del ángulo del cono de pérdida del campo magnético de gradiente incrementado.
2. Un método para confinar el plasma que se mueve en una zona de contención de Pyrotron que comprende los pasos de generar en un espacio vacío un campo magnético axialmente simétrico que tiene regiones de campo reflector intensificado gradientemente espaciadas axialmente situadas en él y definiendo así dicha zona de contención, las partículas cargadas de dicho plasma dentro de la zona de contención moviéndose a lo largo de trayectorias helicoidales con ejes paralelos al eje de dicho campo magnético,e impartir aceleración angular a dichas partículas mediante la aplicación de un campo eléctrico de radiofrecuencia transversalmente a la dirección de dicho campo magnético para aumentar la velocidad angular de dichas partículas y orientar así los vectores de velocidad resultantes de dichas partículas en direcciones fuera del ángulo del cono de pérdida del regiones de campo reflector intensificadas en gradiente por las que sustancialmente todas las partículas están confinadas dentro de dicha zona.
3. Un método para aumentar la energía de partículas cargadas eléctricamente de polaridades positivas y negativas coexistentes en una zona de contención de Pyrotron definida por un campo magnético axialmente simétrico que tiene regiones de campo reflector intensificado gradientemente espaciadas axialmente situadas allí, que comprende el paso operativo de establecer una radio campo eléctrico de frecuencia transversalmente a través de dicho campo magnético para impartir energía rotacional a dichas partículas.
4. En un Pyrotron de zona múltiple lineal que incluye un campo magnético axialmente simétrico establecido en una región vacía y que tiene una primera y una segunda regiones de campo reflector intensificadas gradientemente con una primera región de intensidad uniforme que se extiende desde dicha primera región de campo reflector hasta una segunda región de meseta de menor intensidad y que termina hacia el exterior en dicha segunda región del campo reflector para definir así la primera y la segunda zonas contiguas contenidas magnéticamente para confinar partículas cargadas eléctricamente de un plasma,comprendiendo el paso operativo generar un campo eléctrico de radiofrecuencia transversalmente a través de dicho campo magnético en dicha primera región de intensidad uniforme para aumentar la energía de rotación de las partículas de un plasma en el mismo con las partículas de mayor energía progresando continuamente por difusión preferencial en dicha segunda región de meseta para quedar atrapado en él durante períodos apreciables de tiempo.
5. En un Pyrotron que tiene un campo magnético axialmente simétrico con regiones de campo reflector intensificadas gradientemente espaciadas axialmente de intensidad Hr, limitando terminalmente una región de campo central uniforme de menor intensidad, H definiendo así una zona de contención magnética en la que las partículas de plasma están confinadas, el método que comprende generar un campo eléctrico de radiofrecuencia transversalmente a través de dicha región de campo central para disminuir la relación entre la velocidad de traslación y la velocidad angular, fi /U de dichas partículas de plasma a valores dados por la expresión:
6. Un método según la reivindicación 5, en el que la frecuencia de dicho campo eléctrico de radiofrecuencia es igual a la frecuencia giromagnética de dichas partículas de plasma.
7. Un método de Pyrotron que comprende los pasos de establecer en una región evacuada un campo magnético axialmente simétrico que tiene una región de campo central uniforme de intensidad H limitada terminalmente por regiones de campo reflector intensificado gradientemente de intensidad Hr y por lo tanto define una zona de contención magnética, introduciendo espacio cargar iones neutralizados en dicha zona de contención por lo que los iones atraviesan trayectorias helicoidales que tienen ejes de rotación generalmente paralelos al eje de dicho campo magnético y con componentes de velocidad de traslación y angulares, v y v respectivamente, y excitan dichos iones con un campo eléctrico alterno aplicado transversalmente a través de dicha región de campo central con una frecuencia igual a la frecuencia giromagnética de dichos iones para aumentar la componente angular de la velocidad,v de los iones a valores que producen relaciones reducidas de velocidad de traslación a velocidad angular,
PLI .1.
de las partículas dada por la expresión:
por lo que cantidades de dichos iones que se acercan mucho quedan atrapadas y confinadas dentro de dicha zona de contención.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7 pero en el que dichos iones comprenden una mezcla de iones cuyas relaciones masa-carga son múltiples y dicho campo eléctrico se aplica con un grupo de frecuencias armónicamente relacionadas correspondientes a las frecuencias giromagnéticas de los iones combustibles de dicho campo eléctrico. mezcla.
Hr Hr de igual intensidad Hr con una primera región de intensidad uniforme Hz que se extiende desde dicha región del campo reflector Hr hasta una segunda región plana de menor intensidad Hz y que termina hacia el exterior en dicha región del campo reflector Hr dirigiendo un haz de iones energéticos a través de dicho reflector la región de campo Hr en dicha región de intensidad uniforme H2 con alguna velocidad axial residual vy excitando dichos iones con un campo eléctrico alterno aplicado transversalmente a través de dicha región de intensidad uniforme Hz; para acelerar dichos iones radialmente y establecer componentes angulares de la velocidad de la partícula v que producen relaciones de velocidad de partícula axial a angular,
Hr vei mediante el cual la energía de dichos iones aumenta en dicha región más pequeña que H2 y los iones de energía aumentada continuamente proporcionan un campo magnético axialmente simétrico que tiene una primera y una segunda región de campo reflector terminal intensificada en gradiente y una tercera región de campo reflector intensificada en gradiente. dispuesto intermedio entre dichas primera y segunda regiones de campo reflector con una primera región de intensidad uniforme que se extiende hacia adentro desde dicha primera región de campo reflector hasta dicha tercera región de campo reflector y una segunda región plana de menor intensidad que dicha primera región de intensidad uniforme que se extiende hacia afuera desde dicha tercera región región del campo reflector a dicha segunda región del campo reflector,introducir plasma a través de dicha primera región de campo reflector en dicha primera región de intensidad uniforme con las partículas de plasma que tienen cierta velocidad axial residual, aplicar un campo eléctrico alterno transversalmente a través de dicha primera región de intensidad uniforme para acelerar radialmente dichas partículas en la misma y así impartir energía rotacional a dichas partículas, y la disminución periódica de la intensidad de dicha tercera región de campo reflector para transferir una masa calentada de plasma por difusión preferencial desde dicha primera región de intensidad uniforme a dicha segunda región de menor intensidad para su confinamiento en ella.y disminuir periódicamente la intensidad de dicha tercera región del campo reflector para transferir una masa calentada de plasma por difusión preferencial desde dicha primera región de intensidad uniforme a dicha segunda región de menor intensidad para su confinamiento en ella.y disminuir periódicamente la intensidad de dicha tercera región del campo reflector para transferir una masa calentada de plasma por difusión preferencial desde dicha primera región de intensidad uniforme a dicha segunda región de menor intensidad para su confinamiento en ella.
13. Un dispositivo para reflejar partículas cargadas de un plasma que comprende medios para establecer una región de vacío, medios dispuestos dentro de dicha región para generar un campo magnético axialmente simétrico que tiene al menos una región de gradiente de campo creciente, medios para introducir un plasma en dicho campo magnético con las partículas de dicho plasma moviéndose en una dirección paralela al eje de dicho campo magnético y hacia dicha región de gradiente de campo creciente, y medios dispuestos dentro de dicha región evacuada para proporcionar un campo eléctrico de radiofrecuencia en una dirección transversal al eje de dicho campo magnético campo para impartir aceleración radial a dichas partículas y establecer así los componentes angulares de la velocidad de las partículas por lo que las partículas se reflejan desde dicha región de gradiente de campo creciente.
14. Un dispositivo como se define en la reivindicación 13, definido además por dicho medio para generar un campo eléctrico alterno que comprende un par de electrodos de radiofrecuencia dispuestos de manera opuesta a través del eje de dicho campo magnético, y un oscilador de radiofrecuencia acoplado entre dichos electrodos para generar un voltaje de radiofrecuencia en la frecuencia giromagnética de dichas partículas cargadas.
15. Un dispositivo de contención de partículas que comprende una cámara de vacío al vacío, un devanado de bobina solenoidal dispuesto coaxialmente alrededor de dicha cámara, un par de segmentos solenoidales dispuestos concéntricamente alrededor de las regiones extremas de dicho devanado de bobina solenoidal, medios de fuente de energía eléctrica conectados a dichos segmentos solenoidales y devanado de bobina para energizarlo para establecer un campo magnético axialmente simétrico que tiene regiones de campo reflector intensificadas en gradiente axialmente espaciadas situadas en él correspondientes a dichos segmentos solenoidales, medios de fuente de iones que se comunican con dicha cámara de vacío para introducir partículas cargadas en dicho campo magnético, un par de radiofrecuencia axialmente alargada electrodos dispuestos de manera opuesta a través de la región central de dicha cámara de vacío y limitados terminalmente por los planos transversales centrales de dichos segmentos solenoidales,y un oscilador de radiofrecuencia conectado a través de dichos electrodos para establecer un campo potenciador eléctrico alterno transversal a dicho campo magnético para impartir energía rotacional a dichas partículas.
16. Un dispositivo de contención de partículas según se define en la reivindicación 15, en el que dichos electrodos de radiofrecuencia tienen una sección transversal acanalada y un par de anillos de soporte eléctricamente aislantes están asegurados terminalmente a dichos electrodos y dispuestos coaxialmente dentro de dicha cámara de vacío.
17. En un Pyrotron que comprende una cámara de vacío al vacío cilíndrica alargada, un devanado solenoidal dispuesto coaxialmente alrededor de dicha cámara, un par de segmentos solenoidales dispuestos coaxialmente alrededor de las regiones extremas de dicho devanado, medios de activación eléctrica conectados a dicho devanado y segmentos para establecer un axialmente campo magnético simétrico que tiene regiones de campo reflector intensificado gradientemente espaciadas axialmente situadas en él, y medios de generación de plasma dispuestos dentro de dicha cámara de vacío para introducir plasma en dicho campo magnético, la mejora comprende un par de electrodos de radiofrecuencia alargados axialmente que tienen secciones transversales trapezoidales simétricas abiertas y axialmente dispuestos en oposición diametral simétrica entre los planos transversales centrales de dichos segmentos solenoidales,un par de miembros de respaldo arqueados axialmente alargados rígidos correspondientemente asegurados en relación circunscrita a las superficies periféricas exteriores de dichos electrodos, un par de anillos de soporte eléctricamente aislantes asegurados a los extremos de dichos electrodos y que tienen diámetros exteriores aproximadamente iguales al diámetro interior de dicho vacío cámara, dichos anillos de soporte dispuestos coaxialmente dentro de dicha cámara en los planos transversales centrales de dichos segmentos solenoidales respectivamente, medios terminales conectados a dichos electrodos y que se extienden al exterior de dicha cámara de vacío, y un oscilador de radiofrecuencia conectado a dichos medios terminales para energizar dichos electrodos para establecer un campo potenciador eléctrico alterno transversalmente a dicho campo magnético.un par de anillos de soporte eléctricamente aislantes asegurados a los extremos de dichos electrodos y que tienen diámetros exteriores aproximadamente iguales al diámetro interior de dicha cámara de vacío, dichos anillos de soporte están dispuestos coaxialmente dentro de dicha cámara en los planos transversales centrales de dichos segmentos solenoidales respectivamente, medios terminales conectado a dichos electrodos y que se extiende exteriormente a dicha cámara de vacío, y un oscilador de radiofrecuencia conectado a dichos medios terminales para energizar dichos electrodos para establecer un campo potenciador eléctrico alterno transversalmente a dicho campo magnético.un par de anillos de soporte eléctricamente aislantes asegurados a los extremos de dichos electrodos y que tienen diámetros exteriores aproximadamente iguales al diámetro interior de dicha cámara de vacío, dichos anillos de soporte están dispuestos coaxialmente dentro de dicha cámara en los planos transversales centrales de dichos segmentos solenoidales respectivamente, medios terminales conectado a dichos electrodos y que se extiende exteriormente a dicha cámara de vacío, y un oscilador de radiofrecuencia conectado a dichos medios terminales para energizar dichos electrodos para establecer un campo potenciador eléctrico alterno transversalmente a dicho campo magnético.y un oscilador de radiofrecuencia conectado a dichos medios terminales para energizar dichos electrodos para establecer un campo potenciador eléctrico alterno transversalmente a dicho campo magnético.y un oscilador de radiofrecuencia conectado a dichos medios terminales para energizar dichos electrodos para establecer un campo potenciador eléctrico alterno transversalmente a dicho campo magnético.
18. En un Pyrotron como se define en la reivindicación 17, definido además por dicho medio terminal coaxial que comprende un par de acopladores coaxiales de alimentación aislados montados en una relación herméticamente sellada en un cierre de extremo de dicha cámara de vacío, un par de varillas conductoras alargadas conectadas respectivamente a dicho electrodos y que se extienden axialmente a través de dichos acopladores coaxiales para terminar allí en terminales de activación de línea de transmisión coaxial, y un par de líneas de transmisión coaxial que conectan dicho oscilador a dichos terminales.
19. Un Pyrotron de zona múltiple lineal que comprende medios para establecer una región de vacío, medios de solenoide dispuestos dentro de dicha región para generar un campo magnético axialmente simétrico que tiene regiones de campo reflector intensificado en gradiente espaciadas en el mismo con una primera región de meseta de intensidad uniforme que define una zona de sobrecalentamiento y una segunda región de meseta de menor intensidad uniforme que define una zona de reacción entre dichas regiones del campo reflector, medios para dirigir iones energéticos hacia la región del campo reflector que linda con dicha zona de sobrecalentamiento, y medios que incluyen medios de electrodos de radiofrecuencia dispuestos a través de dicha primera región de piateau para aplicar un efecto transversal campo eléctrico alterno al mismo.
20. Un Pyrotron de zona múltiple lineal que comprende una cámara de vacío al vacío, un devanado solenoidal alargado dispuesto coaxialmente dentro de dicha cámara, un primer segmento solenoidal dispuesto concéntricamente alrededor de una región de extremo de dicho devanado, un segundo segmento solenoidal dispuesto concéntricamente alrededor de la otra región de extremo de dicho devanado. enrollando y extendiéndose hacia adentro desde allí, un tercer segmento solenoidal dispuesto concéntricamente alrededor de la región final de dicho segundo segmento,medios de energización eléctrica conectados a dicho devanado solenoidal y segmentos para establecer un campo magnético axialmente simétrico que tiene regiones de campo reflector intensificadas gradientemente espaciadas en el mismo con una primera región de meseta de intensidad uniforme que define una zona de sobrecalentamiento que se fusiona suavemente con una segunda región de meseta de menor intensidad uniforme que define una zona de reacción entre dichas regiones del campo reflector, medios de fuente de iones dispuestos axialmente hacia afuera de la región del campo reflector que se une a dicha zona de sobrecalentamiento para dirigir un haz de iones neutralizados con carga espacial hacia la región del campo reflector, un par de electrodos de radiofrecuencia opuestos dispuestos transversalmente a través de dicho sobrecalentamiento zona,y un oscilador de radiofrecuencia conectado a través de dichos electrodos para energizarlos y establecer un campo eléctrico alterno transversal a dicho campo magnético para impartir una aceleración angular a dicho haz de iones en dicha zona de sobrecalentamiento, por lo que la energía de los iones aumenta allí y los iones calentados progresan continuamente por difusión preferencial en dicha zona de reacción para quedar atrapados en ella durante periodos de tiempo apreciables.
21. Un Pyrotron de zona múltiple lineal como se define en la reivindicación 20, en el que dichos electrodos de radiofrecuencia tienen una sección transversal en forma de canal y un par de anillos de soporte aislantes eléctricamente están asegurados terminalmente a dichos electrodos y dispuestos manualmente dentro de dichos electrodos. Vacío Cham- Nuclear Energy H, 1957 VOL 5 Pep Gamon Press, Londres, An Investigation of a High Current Referencias citadas en el archivo de esta patente 5 gii g iig gfa Longltldmal Magnet PATENTES DE LOS ESTADOS UNIDOS Febrero de 1958, Nucleonics, pp. -93, 151-155. 3 990 Gow 23 1953 Revisiones de física moderna, vol. 28, No. 3, julio de 1956, 2.728.877 Fischer 17 de diciembre de 1955 PP- 3 3 99 bajo 19 1957 PIOJfiCt Sherwood, por Amasa S. BlShOP, Addlson- 32 703 Foster 11 de marzo de 195 10 Wesley Publ. Co., septiembre de 1958, páginas 128, 130, 131. 2 2 709 Van Ardelme Man 11 1953 Progress in Nuclear Energy, Serie XI, Plasma Phys- 2 31 99 Martina 22 de abril de 1953 ics and Thermonuclear Research, vol. I, editores C. L0ng 2 991 Josephson et 1 Jam 13 1959 más etc., Pergamon Press, NY, 1959, pp. 154, 155,
2,883,580 Kilpatrick 21 de abril de 1959 177182,184,
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1. UN MÉTODO PARA REFLEJAR PARTÍCULAS DE PLASMA EN MOVIMIENTO EN UN CAMPO MAGNÉTICO AXIALMENTE SIMÉTRICO DE GRADIENTE AUMENTADO ORIENTADO PARALELO A LA TRASLACIÓN LONGITUDINAL DE DICHAS PARTÍCULAS QUE COMPRENDE EL PASO DE AUMENTAR LAS RELACIONES DE LA VELOCIDAD ANGULAR A LA VELOCIDAD DE TRASLACIÓN DE DICHAS PARTÍCULAS EXCITANDO LAS PARTÍCULAS CON UNA RADIOFRECUENCIA CAMPO ELÉCTRICO APLICADO TRANSVERSAL AL EJE DE DICHO CAMPO MAGNÉTICO EN UNA REGIÓN DE INTENSIDAD MENOR AL PICO PARA ORIENTAR EL VECTOR DE VELOCIDAD DE DICHA PARTÍCULA A UNA DIRECCIÓN FUERA DEL ÁNGULO DEL CONO DE PÉRDIDA DEL CAMPO MAGNÉTICO DE GRADIENTE AUMENTADO.
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