Polywell - Polywell

Polywell jest proponowana konstrukcja do reaktora syntezy , stosując pole elektryczne do podgrzewania jonów warunków syntezy.

Projekt jest powiązany z fusorem , reaktorem termojądrowym o wysokim współczynniku beta , lustrem magnetycznym i dwustożkowym guzkiem . Zestaw elektromagnesów generuje pole magnetyczne, które wychwytuje elektrony . Tworzy to napięcie ujemne, które przyciąga jony dodatnie . Gdy jony przyspieszają w kierunku ujemnego centrum, ich energia kinetyczna rośnie. Jony, które zderzają się przy wystarczająco wysokich energiach, mogą się łączyć .

Mechanizm

Fusor

Główny artykuł: Fusor
Domowy fusor
Fusor Farnswortha-Hirscha podczas pracy w tzw. „trybie gwiazdy” charakteryzujący się „promieniem” świecącej plazmy, które wydają się emanować z przerw w wewnętrznej siatce.

Farnsworth-Hirsch Fusor składa się z dwóch klatek drucianych, jeden wewnątrz drugiego, często określane jako sieci, które są umieszczone wewnątrz próżniowej komory. Zewnętrzna klatka ma dodatnie napięcie w porównaniu z wewnętrzną klatką. Do tej komory wtryskiwane jest paliwo, zwykle gaz deuter . Jest podgrzewany powyżej temperatury jonizacji , tworząc jony dodatnie . Jony są dodatnie i przesuwają się w kierunku ujemnej klatki wewnętrznej. Te, które nie trafią w druty wewnętrznej klatki, przelatują przez środek urządzenia z dużą prędkością i mogą wylecieć na drugą stronę wewnętrznej klatki. Gdy jony poruszają się na zewnątrz, siła kulombowska popycha je z powrotem w kierunku środka. Z biegiem czasu wewnątrz wewnętrznej klatki może tworzyć się rdzeń zjonizowanego gazu. Jony przechodzą tam iz powrotem przez rdzeń, aż uderzą w siatkę lub inne jądro. Większość uderzeń jądra nie powoduje fuzji. Uderzenia siatki mogą podnieść temperaturę siatki, a także ją erodować. Takie ataki prowadzą masy i energii, z dala od osocza, jak również Spalla od jonów metalu do gazu, który chłodzi się.

W bezpiecznikach studnia potencjału jest wykonana z drucianej klatki. Ponieważ większość jonów i elektronów wpada do klatki, fuzory cierpią na duże straty przewodzenia . W związku z tym żaden fuzor nie zbliżył się do progu rentowności energii.

Rysunek 1 : Ilustracja podstawowego mechanizmu stapiania w bezpiecznikach. (1) Nagrzewnica zawiera dwie koncentryczne klatki druciane. Katoda (niebieska) znajduje się wewnątrz anody (czerwona). (2) Jony dodatnie są przyciągane do wewnętrznej katody. Pole elektryczne działa na jony ogrzewając je do warunków fuzji. (3) Jony omijają wewnętrzną klatkę. (4) Jony zderzają się w środku i mogą się łączyć.

Polywell

Rysunek 1 : Szkic MaGrid w polywell

Główny problem z fusorem polega na tym, że wewnętrzna klatka odprowadza zbyt dużo energii i masy. Rozwiązaniem zaproponowanym przez Roberta Bussarda i Olega Ławrentiewa było zastąpienie klatki ujemnej „wirtualną katodą” wykonaną z chmury elektronów.

Polywell składa się z kilku części. Są one umieszczane w komorze próżniowej

  • Zestaw dodatnio naładowanych cewek elektromagnesów ułożonych w wielościan . Najpopularniejszym układem jest sześcioboczna kostka . Sześć biegunów magnetycznych jest skierowanych w tym samym kierunku ku środkowi. Pole magnetyczne znika w środku przez symetrię, tworząc punkt zerowy.
  • Wyrzutnie elektronowe skierowane w stronę osi pierścienia. Te wystrzeliwują elektrony do środka struktury pierścienia. W środku elektrony są ograniczane przez pola magnetyczne. Zostało to zmierzone w polywells przy użyciu sond Langmuira . Elektrony, które mają wystarczającą energię, aby uciec przez guzki magnetyczne, mogą zostać ponownie przyciągnięte do dodatnich pierścieni. Mogą zwolnić i powrócić do wnętrza pierścieni wzdłuż guzków. Zmniejsza to straty przewodzenia i poprawia ogólną wydajność maszyny. Elektrony działają jak ujemny spadek napięcia, przyciągając jony dodatnie. To jest wirtualna katoda .
  • Rozpylacze gazu na rogu. Gaz jest wdmuchiwany do wnętrza pierścieni, gdzie jonizuje się w chmurze elektronowej. Gdy jony opadają na studnię potencjału, działa na nie pole elektryczne , ogrzewając je do warunków fuzji. Jony przyspieszają. Mogą zatrzasnąć się w środku i zapalić. Jony są uwięzione elektrostatycznie, zwiększając gęstość i zwiększając szybkość fuzji.

Gęstość energii magnetycznej wymagana do uwięzienia elektronów jest znacznie mniejsza niż ta wymagana do bezpośredniego uwięzienia jonów, jak to ma miejsce w innych projektach syntezy jądrowej, takich jak ITER .

Modele z zalewkami magnetycznymi

Rysunek 2 : Wykres pola magnetycznego generowanego przez MaGrid wewnątrz polywell. Punkt zerowy jest zaznaczony na czerwono pośrodku.

Pola magnetyczne wywierają nacisk na plazmę. Beta to stosunek ciśnienia plazmy do natężenia pola magnetycznego. Można go zdefiniować osobno dla elektronów i jonów. Polywell zajmuje się tylko elektronem beta, podczas gdy jon beta jest bardziej interesujący w Tokamaku i innych maszynach z plazmą neutralną. Obydwa różnią się w bardzo dużym stosunku z powodu ogromnej różnicy masy między elektronem a dowolnym jonem. Zazwyczaj w innych urządzeniach pomija się beta elektronów, ponieważ jon beta określa ważniejsze parametry plazmy. Jest to poważny punkt zamieszania dla naukowców bardziej zaznajomionych z bardziej „konwencjonalną” fizyką plazmy termojądrowej.

Należy zauważyć, że dla beta elektronów stosuje się tylko gęstość liczby elektronowej i temperaturę, ponieważ oba te, a zwłaszcza ta ostatnia, mogą znacznie różnić się od parametrów jonów w tym samym miejscu.

Większość eksperymentów na polywells obejmuje reżimy plazmy o niskim poziomie beta (gdzie β < 1), gdzie ciśnienie plazmy jest słabe w porównaniu z ciśnieniem magnetycznym . Kilka modeli opisuje pułapkowanie magnetyczne w polywells. Testy wykazały, że uwięzienie plazmy jest wzmocnione w konfiguracji guzka magnetycznego, gdy β (ciśnienie plazmy/ciśnienie pola magnetycznego) jest jednością rzędu. To ulepszenie jest wymagane, aby reaktor termojądrowy oparty na zamknięciu guzka był wykonalny.

Lustro magnetyczne

W konstrukcjach o niskim współczynniku beta dominuje lustro magnetyczne . Zarówno jony, jak i elektrony odbijają się od pól o wysokiej i niskiej gęstości. Jest to znane jako efekt lustra magnetycznego. Pierścienie Polywella są ułożone w taki sposób, że najgęstsze pola znajdują się na zewnątrz, zatrzymując elektrony w środku. Może to zatrzymywać cząstki o niskich wartościach beta.

Zamknięcie guzka

Rysunek 3 : Guzki Polywell. Wierzchołek linii biegnie wzdłuż szwu między dwoma elektromagnesami. Zabawny wierzchołek to wierzchołek między trzema magnesami, biegnący wzdłuż rogów. Wierzchołek punktowy leży pośrodku jednego elektromagnesu.

W warunkach wysokiej wersji beta maszyna może pracować z ograniczeniem guzków. Jest to ulepszenie w stosunku do prostszego lustra magnetycznego. MaGrid ma sześć wierzchołków punktowych, z których każdy znajduje się w środku pierścienia; oraz dwa wysoce zmodyfikowane wierzchołki linii, łączące osiem wierzchołków narożnych znajdujących się na wierzchołkach sześcianu. Kluczem jest to, że te dwa guzki linii są znacznie węższe niż pojedyncze linie w magnetycznych urządzeniach lustrzanych, więc straty netto są mniejsze. Straty dwóch wierzchołków linii są podobne lub mniejsze niż w przypadku sześciu wierzchołków skoncentrowanych na powierzchni.

Plazma bez granic

W 1955 Harold Grad wysunął teorię, że wysokie ciśnienie plazmy beta w połączeniu z zagłębionym polem magnetycznym poprawiłoby zamknięcie plazmy. Diamagnetyczne plazma odrzuca pól zewnętrznych oraz korki guzków. Ten system byłby znacznie lepszą pułapką.

Odosobnienie w kształcie łuku zostało zbadane teoretycznie i eksperymentalnie. Jednak większość przewrotnych eksperymentów nie powiodła się i zniknęła z programów krajowych do 1980 r. Bussard nazwał później ten rodzaj odosobnienia Wiffle-Ball . Ta analogia została wykorzystana do opisania uwięzienia elektronów w polu. Kulki mogą być uwięzione w kuli Wiffle , pustej, perforowanej kuli; jeśli kulki zostaną włożone do środka, mogą się toczyć, a czasem uciekać przez otwory w kuli. Topologia magnetyczna polywell high-beta działa podobnie z elektronami.

Ten rysunek przedstawia rozwój proponowanej koncepcji utrzymywania „wiffle ball”. Pokazano trzy rzędy figur: pole magnetyczne, ruch elektronów i gęstość plazmy wewnątrz polywell. (A) Pole to superpozycja sześciu pierścieni w pudełku. W centrum znajduje się punkt zerowy - strefa bez pola magnetycznego. Plazma jest namagnesowana , co oznacza, że ​​dochodzi do wzajemnego mieszania się plazmy i pola magnetycznego. (B) Gdy plazma jest wstrzykiwana, gęstość wzrasta. (C) Wraz ze wzrostem gęstości plazmy, plazma staje się bardziej diamagnetyczna , powodując odrzucenie zewnętrznego pola magnetycznego. Gdy plazma naciska na zewnątrz, gęstość otaczającego pola magnetycznego wzrasta. To wzmacnia ruch korkociągowy cząstek na zewnątrz środka. Powstaje ostra granica. Przewiduje się, że na tej granicy powstanie prąd. (D) Jeśli ciśnienia znajdują się w równowadze przy beta 1, to określa kształt obłoku plazmy. (E) W środku nie ma pola magnetycznego z pierścieni. Oznacza to, że jego ruch wewnątrz promienia wolnego pola powinien być względnie prosty lub balistyczny.

Przez wiele dziesięcioleci odosobnienie w kształcie zakrętu nigdy nie zachowywało się eksperymentalnie zgodnie z przewidywaniami. Ostro zakrzywione pola były używane przez Lawrence Livermore National Laboratory w serii magnetycznych maszyn lustrzanych od późnych lat 60. do połowy lat 80. XX wieku. Po wydaniu setek milionów z maszyn nadal wyciekała plazma na krańcach pola. Wielu naukowców skupiło się na zapętleniu pól w tokamak . Ostatecznie uznano, że nie istnieje efekt przekręcenia.

W czerwcu 2014 EMC2 opublikowało wstępny wydruk dostarczający dowodów na to, że efekt jest rzeczywisty, w oparciu o pomiary rentgenowskie i pomiary strumienia magnetycznego podczas eksperymentu.

Według Bussarda, typowy wskaźnik wycieku na wierzchołku jest taki, że elektron wykonuje od 5 do 8 przejść, zanim ucieknie przez wierzchołek w standardowym zwierciadlanym zakręcie dwustożkowym; 10 do 60 przejść w polywell pod lustrzanym zamknięciem (niska beta), które nazwał zamknięciem na wierzchołku; i kilka tysięcy podań w odosobnieniu Wiffle-Ball (wysoka beta).

W lutym 2013 r. firma Lockheed Martin Skunk Works ogłosiła nową kompaktową maszynę termojądrową, reaktor termojądrowy o wysokim współczynniku beta , który może być powiązany z dwustożkowym wierzchołkiem i polywellem i pracuje przy β  = 1.

Inne zachowanie

Ruch jednoelektronowy

Rysunek 4 : Ilustracja ruchu pojedynczego elektronu w polywell. Opiera się na liczbach z „Uwięzienia niskiego poziomu beta w polywell modelowanym za pomocą konwencjonalnych teorii punktów wierzchołkowych”, ale nie jest dokładną kopią.

Gdy elektron wchodzi w pole magnetyczne, odczuwa siłę Lorentza i korkociągi. Promień tego ruchu jest promieniem żyroskopowym . Gdy się porusza, traci trochę energii w postaci promieni rentgenowskich , za każdym razem, gdy zmienia prędkość. Elektron wiruje szybciej i mocniej w gęstszych polach, gdy wchodzi do MaGridu. Wewnątrz MaGrid pojedyncze elektrony przemieszczają się prosto przez punkt zerowy, ze względu na ich nieskończony promień żyroskopowy w obszarach pozbawionych pola magnetycznego. Następnie kierują się w stronę krawędzi pola MaGrid i mocniej zakręcają wzdłuż gęstszych linii pola magnetycznego. Jest to typowy ruch rezonansu elektronowego cyklotronu . Ich promień żyroskopowy kurczy się, a kiedy trafią w gęste pole magnetyczne, mogą zostać odbite za pomocą efektu lustra magnetycznego. Pułapkowanie elektronów zostało zmierzone w polywells za pomocą sond Langmuira .

Polywell próbuje ograniczyć jony i elektrony na dwa różne sposoby, zapożyczone z fuzorów i luster magnetycznych . Elektrony łatwiej jest ograniczyć magnetycznie, ponieważ mają znacznie mniejszą masę niż jony. Maszyna zamyka jony za pomocą pola elektrycznego w taki sam sposób, w jaki fusor zamyka jony: w polywell jony są przyciągane do ujemnej chmury elektronów w centrum. W fuzorze przyciąga je ujemna klatka druciana pośrodku.

Recyrkulacja plazmy

Recyrkulacja plazmy znacznie poprawiłaby działanie tych maszyn. Argumentowano, że skuteczna recyrkulacja jest jedynym sposobem, w jaki mogą one być opłacalne. Elektrony lub jony przemieszczają się przez urządzenie bez uderzania w powierzchnię, zmniejszając straty przewodzenia . Bussard to podkreślił; szczególnie podkreślając, że elektrony muszą przejść przez wszystkie wierzchołki maszyny.

Rysunek 5 : Rozkład energii jonów plazmy poddanej obróbce termicznej wewnątrz polywell. Model ten zakłada populację jonów maxwella, podzieloną na różne grupy. (1) Jony, które nie mają wystarczającej energii do stopienia, (2) jony o energii wtrysku (3) jony, które mają tak dużą energię kinetyczną, że uciekają.

Modele dystrybucji energii

Figura 6 : Rozkład energii nietermizowanej plazmy wewnątrz polywell. Twierdzi się, że obszar nienamagnesowanej przestrzeni prowadzi do rozpraszania elektronów, co prowadzi do rozkładu monoenergetycznego z zimnym ogonem elektronowym. Potwierdzają to dwuwymiarowe symulacje cząstek w komórce.

Do 2015 r. nie ustalono jednoznacznie, jaki jest rozkład energii jonów lub elektronów. Dystrybucji energii plazmy może być mierzona za pomocą sondy Langmuira . Sonda ta absorbuje ładunek z plazmy, gdy zmienia się jej napięcie, tworząc krzywą IV . Z tego sygnału można obliczyć rozkład energii. Dystrybucja energii zarówno napędza, jak i jest sterowana kilkoma szybkościami fizycznymi, szybkością utraty elektronów i jonów, szybkością utraty energii przez promieniowanie , szybkością fuzji i szybkością zderzeń niezwiązanych z fuzją. Częstotliwość kolizji może się znacznie różnić w systemie:

  • Na krawędzi: tam, gdzie jony są wolne, a elektrony szybkie.
  • W centrum: tam, gdzie jony są szybkie, a elektrony wolne.

Krytycy twierdzili, że zarówno elektrony, jak i populacje jonów mają rozkład krzywej dzwonowej ; że plazma jest termizowana . Jako uzasadnienie podano, że im dłużej elektrony i jony poruszają się wewnątrz polywell, tym więcej oddziaływań ulegają oddziaływaniom prowadzącym do termalizacji. Ten model rozkładu jonów pokazano na rysunku 5.

Zwolennicy modelowali nietermiczną plazmę . Uzasadnieniem jest duża ilość rozpraszania w centrum urządzenia. Bez pola magnetycznego elektrony rozpraszają się w tym obszarze. Twierdzili, że to rozpraszanie prowadzi do rozkładu monoenergetycznego, takiego jak ten pokazany na rysunku 6. Argument ten potwierdzają dwuwymiarowe symulacje cząstek w komórce. Bussard twierdził, że stały wstrzykiwanie elektronów przyniesie ten sam efekt. Taka dystrybucja pomogłaby utrzymać ujemne napięcie w środku, poprawiając wydajność.

Rozważania dotyczące mocy netto

Typ paliwa

Figura 7 : Wykres przekroju różnych reakcji fuzji.

Fuzja jądrowa odnosi się do reakcji jądrowych, które łączą lżejsze jądra w cięższe jądra. Wszystkie pierwiastki chemiczne można łączyć; w przypadku pierwiastków o mniejszej liczbie protonów niż żelazo proces ten zamienia masę w energię, która może być potencjalnie wychwycona, aby zapewnić moc syntezy jądrowej .

Prawdopodobieństwo wystąpienia reakcji syntezy występujący steruje przekroju paliwa, która jest z kolei jest funkcją jego temperatury. Najłatwiejsze do fuzji jądra to deuter i tryt . Ich fuzja następuje, gdy jony osiągają 4 keV ( kiloelektronowolty ), czyli około 45 milionów kelwinów . Polywell osiągnąłby to, przyspieszając jon o ładunku 1 w dół pola elektrycznego o napięciu 4000 woltów. Wysoki koszt, krótki okres półtrwania i radioaktywność od trytu sprawiają, że trudno pracować.

Drugą najłatwiejszą reakcją jest połączenie ze sobą deuteru . Ze względu na niski koszt deuter jest powszechnie stosowany przez amatorów Fusorów. Eksperymenty z polywellem Bussarda przeprowadzono z użyciem tego paliwa. Fuzja deuteru lub trytu wytwarza neutron prędki, a zatem produkuje odpady radioaktywne. Wybór Bussarda polegał na połączeniu boru-11 z protonami; ta reakcja jest aneutronowa (nie wytwarza neutronów). Zaletą p- 11 B jako paliwa fuzyjnego jest, że wyjście reaktora pierwotnego będzie energetyczne cząstki alfa, które można przekształcić bezpośrednio w energię elektryczną z wysoką wydajnością za pomocą bezpośredniego przetwarzania energii . Bezpośrednia konwersja osiągnęła 48% sprawność energetyczną w porównaniu z 80-90% sprawnością teoretyczną.

Kryterium Lawsona

Główny artykuł: kryterium Lawsona

Energię generowaną przez fuzję wewnątrz gorącej chmury plazmy można znaleźć za pomocą następującego równania:

gdzie:

  • to gęstość mocy syntezy jądrowej (energia na czas na objętość),
  • n jest gęstością liczbową gatunku A lub B (cząstek na objętość),
  • jest iloczynem przekroju zderzenia σ (który zależy od prędkości względnej) i prędkości względnej dwóch rodzajów v , uśrednionej dla wszystkich prędkości cząstek w układzie.

Energia zmienia się w zależności od temperatury, gęstości, prędkości zderzenia i paliwa. Aby osiągnąć produkcję energii netto, reakcje muszą zachodzić wystarczająco szybko, aby zrekompensować straty energii. Chmury plazmowe tracą energię na skutek przewodzenia i promieniowania . Przewodzenie ma miejsce, gdy jony , elektrony lub obojętne dotykają powierzchni i uciekają. Energia jest tracona wraz z cząsteczką. Promieniowanie ma miejsce, gdy energia ucieka jako światło. Promieniowanie wzrasta wraz z temperaturą. Aby uzyskać moc netto z syntezy jądrowej, należy przezwyciężyć te straty. Prowadzi to do równania mocy wyjściowej.

Moc netto = Sprawność × (Fuzja − Strata promieniowania − Strata przewodzenia)

  • Moc netto — moc wyjściowa
  • Wydajność — ułamek energii potrzebnej do napędzania urządzenia i przekształcenia go w energię elektryczną.
  • Fusion — energia generowana przez reakcje syntezy jądrowej.
  • Promieniowanie — energia tracona w postaci światła, opuszczająca plazmę.
  • Przewodzenie — energia tracona, gdy masa opuszcza plazmę.

Lawson użył tego równania do oszacowania warunków dla mocy netto na podstawie chmury Maxwella .

Jednak kryterium Lawsona nie ma zastosowania do Polywells, jeśli hipoteza Bussarda, że ​​plazma jest nietermiczna, jest słuszna. Lawson stwierdził w swoim raporcie założycielskim: „Oczywiście łatwo jest postulować systemy, w których rozkład prędkości cząstki nie jest maxwellowski. Systemy te są poza zakresem tego raportu”. Wykluczył również możliwość zapłonu plazmy nietermicznej: „Nic nie można uzyskać stosując układ, w którym elektrony mają niższą temperaturę [niż jony]. Strata energii w takim układzie przez przeniesienie na elektrony będzie zawsze większa niż energia, która byłaby wypromieniowana przez elektrony, gdyby miały [taką samą] temperaturę”.

Krytyka

Todd Rider obliczył, że straty promieniowania rentgenowskiego przez to paliwo przekraczałyby produkcję energii termojądrowej o co najmniej 20%. W modelu Ridera zastosowano następujące założenia:

  • Osocze było quasi-neutralne . Dlatego pozytywy i negatywy są jednakowo mieszane.
  • Paliwo zostało równomiernie wymieszane w całej objętości.
  • Plazma była izotropowa, co oznacza, że ​​jej zachowanie było takie samo w każdym kierunku.
  • Plazma miała jednakową energię i temperaturę w całej chmurze.
  • Plazma była nieustrukturyzowaną sferą Gaussa z silnie zbieżnym rdzeniem, który stanowił niewielką (~1%) część całkowitej objętości. Nevins zakwestionował to założenie, stwierdzając, że cząstki nagromadziłyby moment pędu , powodując degradację gęstego jądra. Utrata gęstości wewnątrz rdzenia zmniejszyłaby szybkość fuzji.
  • Studnia potencjału była szeroka i płaska.

Opierając się na tych założeniach, Rider użył ogólnych równań do oszacowania szybkości różnych efektów fizycznych. Obejmowały one utratę jonów w wyniku rozpraszania w górę, szybkość termalizacji jonów, utratę energii z powodu promieniowania rentgenowskiego oraz szybkość fuzji. Jego wnioski były takie, że urządzenie ma „podstawowe wady”.

Bussard natomiast twierdził, że plazma ma inną strukturę, rozkład temperatury i profil odwiertu. Te cechy nie zostały w pełni zmierzone i mają kluczowe znaczenie dla wykonalności urządzenia. Obliczenia Bussarda wskazywały, że straty bremsstrahlung byłyby znacznie mniejsze. Według Bussarda duża prędkość, a tym samym niski przekrój, w zderzeniach kulombowskich jonów w jądrze sprawia, że kolizje z termalizacją są bardzo mało prawdopodobne, podczas gdy niska prędkość na obrzeżu oznacza, że ​​termalizacja nie ma prawie żadnego wpływu na prędkość jonów w rdzeniu. Bussard obliczył, że reaktor Polywell o promieniu 1,5 metra będzie wytwarzał deuter, który jest fuzją mocy netto .

Inne badania obaliły niektóre założenia poczynione przez Ridera i Nevinsa, argumentując, że rzeczywista szybkość syntezy i związana z nią moc recyrkulacji (niezbędna do przezwyciężenia efektu termalizacji i utrzymania nieMaxwellowskiego profilu jonów) można oszacować tylko za pomocą spójnego leczenia kolizyjnego funkcji dystrybucji jonów, której brakuje w pracy Ridera.

Przechwytywanie energii

Zaproponowano, że energia może być pozyskiwana z polywells za pomocą wychwytywania ciepła lub, w przypadku fuzji aneutronowej, takiej jak D- 3 He lub p - 11 B, bezpośredniej konwersji energii , chociaż ten schemat napotyka na wyzwania. Energetyczne cząstki alfa (do kilku MeV) generowane w reakcji fuzji aneutronowej opuszczałyby MaGrid przez sześć osiowych guzków w postaci stożków (rozproszone wiązki jonów). Kolektory bezpośredniej konwersji wewnątrz komory próżniowej przekształcałyby energię kinetyczną cząstek alfa w prąd stały o wysokim napięciu . Cząstki alfa muszą zwolnić, zanim zetkną się z płytami kolektora, aby osiągnąć wysoką wydajność konwersji. W eksperymentach konwersja bezpośrednia wykazała wydajność konwersji na poziomie 48%.

Historia

Pod koniec lat 60. przeprowadzono kilka badań, w których badano wielościenne pola magnetyczne jako możliwość ograniczenia plazmy fuzyjnej. Pierwszą propozycję połączenia tej konfiguracji z potencjałem elektrostatycznym w celu poprawy uwięzienia elektronów przedstawił Oleg Ławrentiew w 1975 roku. Pomysł ten został podchwycony przez Roberta Bussarda w 1983 roku. twierdzą, że (ponownie) odkryli pomysł niezależnie.

HEPS

Badania były finansowane najpierw przez Agencję Redukcji Zagrożeń Obronnych począwszy od 1987 roku, a później przez DARPA . Finansowanie to zaowocowało maszyną znaną jako eksperyment wysokiego źródła zasilania (HEPS). Została zbudowana przez Directed Technologies Inc. Maszyna ta była dużą (1,9 m średnicy) z pierścieniami na zewnątrz komory próżniowej. Maszyna ta działała słabo, ponieważ pola magnetyczne wysyłały elektrony do ścian, zwiększając straty przewodzenia. Straty te przypisano słabemu wtryskowi elektronów. US Navy zaczęła zapewnienie finansowania niskopoziomowe do projektu w 1992 roku Krall opublikowanych wyników w 1994 roku.

Bussard, który był orędownikiem badań nad tokamakiem , zwrócił się do orędownika tej koncepcji, tak że pomysł ten został powiązany z jego nazwiskiem. W 1995 r. wysłał list do Kongresu Stanów Zjednoczonych, w którym stwierdził, że wspierał Tokamaki tylko po to, by badania nad syntezą jądrową były sponsorowane przez rząd, ale teraz wierzył, że istnieją lepsze alternatywy.

EMC2, Inc.

Bussard założył Energy/Matter Conversion Corporation, Inc. (aka EMC2) w 1985 roku, a po zakończeniu programu HEPS firma kontynuowała badania. Wykonano kolejne maszyny, ewoluując od WB-1 do WB-8. Firma zdobyła stypendium SBIR I w latach 1992-93 i SBIR II w latach 1994-95, oba z US Navy. W 1993 roku otrzymała stypendium Instytutu Elektroenergetyki . W 1994 roku firma otrzymała niewielkie granty od NASA i LANL . Od 1999 roku firma była finansowana głównie przez US Navy.

WB-1 miał sześć konwencjonalnych magnesów w kostce. To urządzenie miało 10 cm średnicy. WB-2 wykorzystywał zwoje drutów do generowania pola magnetycznego. Każdy elektromagnes miał przekrój kwadratowy, który stwarzał problemy. Te magnetyczne pola prowadził elektronów do pierścieni metalowych, zwiększając straty przewodności i wychwytywanie elektronowego. Ten projekt również cierpiał z powodu „śmiesznych” strat na połączeniach między magnesami. WB-6 próbował rozwiązać te problemy, używając okrągłych pierścieni i większych odstępów. Kolejne urządzenie, PXL-1, zostało zbudowane w 1996 i 1997 roku. Maszyna ta miała 26 cm średnicy i używała bardziej płaskich pierścieni do generowania pola. W latach 1998-2005 firma zbudowała kolejne sześć maszyn: WB-3, MPG-1,2, WB-4, PZLx-1, MPG-4 i WB-5. Wszystkie te reaktory składały się z sześciu konstrukcji magnetycznych zbudowanych jako sześcian lub sześcian ścięty . Mierzyły się w promieniu od 3 do 40 cm.

Początkowe trudności w sferycznym uwięzieniu elektronów doprowadziły do ​​zakończenia projektu badawczego z 2005 roku. Jednak Bussard zgłosił tempo reakcji 10 9 za drugie reakcji fuzji DD pracuje tylko przy 12,5 kV (opartą na wykrywaniu dziewięciu neutronów w pięciu testach, dając szeroki przedział ufności ). Stwierdził, że szybkość fuzji osiągnięta przez WB-6 była około 100 000 razy większa niż ta, którą osiągnął Farnsworth przy podobnej głębokości odwiertu i warunkach napędu. Dla porównania, naukowcy z University of Wisconsin-Madison odnotowali szybkość neutronów do 5× 109 na sekundę przy napięciu 120 kV z elektrostatycznego wzbudnika bez pól magnetycznych.

Bussard stwierdził, używając cewek nadprzewodnikowych , że jedynym kanałem znaczących strat energii są straty elektronów proporcjonalne do pola powierzchni. Stwierdził również, że gęstość będzie skalować się z kwadratem pola (stałe warunki beta ), a maksymalne osiągalne pole magnetyczne będzie skalować się wraz z promieniem. W tych warunkach wytworzona moc termojądrowa skalowałaby się z siódmą potęgą promienia, a zysk energetyczny skalowałby się z piątą potęgą. Chociaż Bussard nie udokumentował publicznie uzasadnienia tego oszacowania, jeśli to prawda, umożliwiłoby to, że model tylko dziesięciokrotnie większy byłby użyteczny jako elektrownia termojądrowa.

WB-6

Finansowanie stawało się coraz ciaśniejsze. Według Bussarda „Fundusze były wyraźnie potrzebne na ważniejszą wojnę w Iraku ”. Dodatkowe 900 tys. dolarów funduszy Office of Naval Research pozwoliło na kontynuację programu wystarczająco długo, aby przejść do testów WB-6 w listopadzie 2005 roku. WB-6 miał pierścienie o okrągłych przekrojach poprzecznych, które były oddalone od siebie na złączach. Zmniejszyło to powierzchnię metalu niezabezpieczoną przez pola magnetyczne. Zmiany te radykalnie poprawiły wydajność systemu, prowadząc do większej recyrkulacji elektronów i lepszego utrzymywania elektronów w coraz ciaśniejszym rdzeniu. Ta maszyna produkowała szybkość fuzji 10 9 na sekundę. Jest to oparte na sumie dziewięciu neutronach w pięciu testach, co daje szeroki przedział ufności. Napięcie napędowe w testach WB-6 wynosiło około 12,5 kV, z wynikową głębokością odwiertu potencjalnego około 10 kV. W ten sposób jony deuteru mogą mieć w centrum maksymalnie 10 keV energii kinetycznej. Dla porównania, Fusor działający w fuzji deuterowej przy 10 kV dawałby szybkość fuzji prawie zbyt małą do wykrycia. Hirsch donosił o tak wysokim tempie syntezy jądrowej tylko przez napędzanie maszyny spadkiem 150 kV pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną klatką. Hirsch użył również deuteru i trytu , znacznie łatwiejszego do stopienia paliwa, ponieważ ma wyższy jądrowy przekrój .

Podczas gdy impulsy WB-6 były poniżej milisekundy, Bussard uważał, że fizyka powinna reprezentować stan ustalony. Test WB-6 w ostatniej chwili zakończył się przedwcześnie, gdy przepaliła się izolacja jednego z ręcznie nawijanych elektromagnesów , niszcząc urządzenie.

Próby wznowienia finansowania

Z powodu braku środków w 2006 r. projekt został wstrzymany. To zakończyło 11-letnie embargo amerykańskiej marynarki wojennej na publikację i publikację w latach 1994-2005. Sprzęt wojskowy firmy został przeniesiony do SpaceDev , które zatrudniło trzech naukowców z zespołu. Po przeniesieniu Bussard starał się pozyskać nowych inwestorów, prowadząc prelekcje mające na celu wzbudzenie zainteresowania jego projektem. Wygłosił wykład w Google zatytułowany „Should Google Go Nuclear?” Przedstawił również i opublikował przegląd na 57. Międzynarodowym Kongresie Astronautycznym w październiku 2006 r. Wystąpił na wewnętrznym Yahoo! Tech Talk 10 kwietnia 2007 r. i przemawiał w internetowym programie radiowym The Space Show 8 maja 2007 r. Bussard miał plany dotyczące WB-8, który był wielościanem wyższego rzędu z 12 elektromagnesami. Jednak ten projekt nie był używany w rzeczywistej maszynie WB-8.

Bussard uważał, że maszyna WB-6 wykazała postęp i że nie będą potrzebne żadne modele w skali pośredniej. Zauważył: „Prawdopodobnie jesteśmy jedynymi ludźmi na świecie, którzy wiedzą, jak stworzyć prawdziwy system syntezy jądrowej o czystym zasilaniu sieciowym”. Zaproponował odbudowanie WB-6 bardziej solidnie, aby zweryfikować jego wydajność. Po opublikowaniu wyników planował zwołać konferencję ekspertów w tej dziedzinie, aby przekonać ich do swojego projektu. Pierwszym krokiem w tym planie było zaprojektowanie i zbudowanie dwóch kolejnych projektów na małą skalę (WB-7 i WB-8), aby określić, która maszyna w pełnej skali będzie najlepsza. Napisał: „Jedyną pozostałą pracą na małą skalę, która może jeszcze zapewnić dalszą poprawę wydajności, jest test jednego lub dwóch urządzeń w skali WB-6, ale z „kwadratowymi” lub wielokątnymi cewkami wyrównanymi w przybliżeniu (ale nieznacznie przesuniętymi na głównych powierzchniach ) wzdłuż krawędzi wierzchołków wielościanu. Jeśli jest on zbudowany wokół ściętego dwunastościanu , oczekuje się wydajności bliskiej optymalnej; około 3–5 razy lepszej niż WB-6”. Bussard zmarł 6 października 2007 r. z powodu szpiczaka mnogiego w wieku 79 lat.

W 2007 roku Steven Chu , laureat Nagrody Nobla i były sekretarz ds. energii Stanów Zjednoczonych , odpowiedział na pytanie dotyczące polywell podczas rozmowy technologicznej w Google . Powiedział: „Do tej pory nie ma wystarczających informacji, abym mógł ocenić prawdopodobieństwo, że to zadziała, czy nie… Ale staram się uzyskać więcej informacji”.

Finansowanie pomostowe 2007–09

Zespół składający

W sierpniu 2007 r. EMC2 otrzymał kontrakt US Navy o wartości 1,8 mln USD. Przed śmiercią Bussarda w październiku 2007 r. Dolly Gray, współzałożycielka EMC2 z Bussard i pełniąca funkcję jego prezesa i dyrektora generalnego, pomogła zebrać naukowców w Santa Fe, aby kontynuować. Grupą kierował Richard Nebel i obejmowała wyszkolony w Princeton fizyk Jaeyoung Park. Obaj fizycy byli na urlopie z LANL . W skład grupy wchodził również Mike Wray, fizyk, który przeprowadził kluczowe testy w 2005 roku; i Kevin Wray, specjalista komputerowy do operacji.

WB-7

WB-7 został skonstruowany w San Diego i wysłany do ośrodka testowego EMC2. Urządzenie nazwano WB-7 i podobnie jak poprzednie edycje zostało zaprojektowane przez inżyniera Mike'a Skillicorna. Ta maszyna ma konstrukcję podobną do WB-6. WB-7 osiągnął "pierwszą plazmę" na początku stycznia 2008. W sierpniu 2008 zespół zakończył pierwszą fazę eksperymentu i przedłożył wyniki komisji recenzującej. Na podstawie tego przeglądu fundatorzy federalni zgodzili się, że zespół powinien przejść do następnej fazy. Nebel powiedział „odnieśliśmy pewien sukces”, odnosząc się do wysiłków zespołu zmierzających do odtworzenia obiecujących wyników uzyskanych przez Bussarda. „To rodzaj mieszanki”, powiedział Nebel. „Ogólnie jesteśmy zadowoleni z tego, co z tego wyciągnęliśmy, i wiele się nauczyliśmy” – powiedział.

2008

We wrześniu 2008 r. Naval Air Warfare Center publicznie wystąpiło o kontrakt na badania nad elektrostatycznym urządzeniem termojądrowym „ Wiffle Ball ”. W październiku 2008 r. marynarka wojenna Stanów Zjednoczonych publicznie pozyskała jeszcze dwa kontrakty z preferowanym dostawcą EMC2. Te dwa zadania dotyczyły opracowania lepszego oprzyrządowania i pistoletu do wstrzykiwania jonów. W grudniu 2008 r., po wielu miesiącach przeglądu przez panel ekspertów przedłożenia ostatecznych wyników WB-7, Nebel skomentował, że „w [badaniach] nie ma nic, co by sugerowało, że to nie zadziała”, ale „To zupełnie inna sprawa”. oświadczenie od stwierdzenia, że ​​to zadziała."

2009 do 2014

2009

W styczniu 2009 r. Naval Air Warfare Center wstępnie zamówił kolejny kontrakt na „modyfikację i testowanie plazmowego wiffleballa 7”, który wydawał się finansować instalację oprzyrządowania opracowanego w poprzednim kontrakcie, instalację nowego projektu złącza (połączenia) między cewkami i obsługiwać zmodyfikowane urządzenie. Zmodyfikowana jednostka została nazwana WB-7.1. Ta wstępna akwizycja rozpoczęła się od kontraktu o wartości 200 000 USD, ale ostateczna nagroda wyniosła 300 000 USD. W kwietniu 2009 r. DoD opublikował plan przekazania EMC2 kolejnych 2 milionów dolarów w ramach amerykańskiej ustawy o odzyskiwaniu i reinwestycji z 2009 roku . Cytat w prawodawstwie został oznaczony jako Plasma Fusion (Polywell) – zademonstrować system utrzymywania plazmy termojądrowej do zastosowań na lądzie i na statku; Wspólny projekt OSD /USN. Ustawa o odzysku sfinansowała marynarkę wojenną za 7,86 mln USD na budowę i testowanie WB-8. Kontrakt Marynarki Wojennej miał opcję za dodatkowe 4,46 mln USD. Nowe urządzenie ośmiokrotnie zwiększyło siłę pola magnetycznego w stosunku do WB-6.

2010

Zespół zbudował WB-8 i narzędzia obliczeniowe do analizy i zrozumienia uzyskanych z niego danych. Zespół przeniósł się do San Diego.

2011

Jaeyoung Park został prezydentem. W majowym wywiadzie Park skomentował, że „Ta maszyna [WB8] powinna być w stanie generować 1000 razy większą aktywność jądrową niż WB-7, z około ośmiokrotnie większym polem magnetycznym”. Pierwsza plazma WB-8 została wygenerowana 1 listopada 2010 r. Do trzeciego kwartału przeprowadzono ponad 500 strzałów plazmowych o dużej mocy.

2012

Od 15 sierpnia marynarka wojenna zgodziła się sfinansować EMC2 dodatkowymi 5,3 miliona dolarów w ciągu 2 lat na pracę nad pompowaniem elektronów do wiffleballa. Planowano zintegrować zasilacz impulsowy do obsługi dział elektronowych (100+A, 10kV). WB-8 działał przy 0,8 Tesli. Przegląd prac zaowocował zaleceniem kontynuowania i rozszerzenia wysiłków, stwierdzając: „Dotychczasowe wyniki eksperymentalne były zgodne z podstawowymi ramami teoretycznymi koncepcji syntezy polywell i, w opinii komitetu, zasługiwały na kontynuację i rozszerzenie”.

Upublicznienie

2014

W czerwcu EMC2 zademonstrowało po raz pierwszy, że chmura elektronów staje się diamagnetyczna w centrum konfiguracji wierzchołka magnetycznego, gdy beta jest wysoka, rozwiązując wcześniejsze przypuszczenia. To, czy plazma jest termizowana, pozostaje do wykazania eksperymentalnie. Park przedstawił te wyniki na różnych uniwersytetach, na dorocznym spotkaniu Fusion Power Associates w 2014 r. oraz na konferencji IEC w 2014 r.

2015

22 stycznia EMC2 zaprezentowało się na Microsoft Research . EMC2 zaplanowało trzyletni komercyjny program badawczy o wartości 30 milionów dolarów, aby udowodnić, że Polywell może działać. 11 marca firma złożyła wniosek patentowy, który udoskonalił idee zawarte w patencie Bussarda z 1985 roku. Artykuł „High-Energy Electron Confinement in a Magnetic Cusp Configuration” został opublikowany w Physical Review X.

2016

13 kwietnia Next Big Future opublikował artykuł na temat informacji o reaktorze Wiffle Ball datowanym na 2013 rok poprzez Freedom of Information Act .

2 maja Jaeyoung Park wygłosił wykład na Uniwersytecie Khon Kaen w Tajlandii, twierdząc, że świat tak nie docenił harmonogramu i wpływu, jaki będzie miała praktyczna i ekonomiczna energia termojądrowa , że jej ostateczne przybycie będzie bardzo destrukcyjne. Park stwierdził, że spodziewa się przedstawienia „ostatecznego naukowego dowodu zasady dla technologii polywell około 2019-2020” i oczekuje, że „komercyjny reaktor termojądrowy pierwszej generacji zostanie opracowany do 2030 roku, a następnie masowa produkcja i komercjalizacja technologii w latach 30. XX wieku. jest o około 30 lat szybszy niż oczekiwał projekt Międzynarodowego Reaktora Energii Termojądrowej (ITER). Byłoby to również o dziesiątki miliardów dolarów tańsze”.

2018

W maju 2018 Park i Nicholas Krall złożyli wniosek o patent WIPO WO/2018/208953. „Generowanie reakcji syntezy jądrowej z wykorzystaniem wstrzykiwania wiązki jonów w wysokociśnieniowych urządzeniach z guzkiem magnetycznym”, w którym szczegółowo opisano urządzenie polywell.

Eksperymenty na Uniwersytecie w Sydney

W czerwcu 2019 r. wyniki wieloletnich eksperymentów na Uniwersytecie w Sydney (USyd) zostały opublikowane w formie pracy doktorskiej Richarda Bowdena-Reida. Wykorzystując eksperymentalną maszynę zbudowaną na uniwersytecie, zespół zbadał powstawanie wirtualnych elektrod.

Ich praca wykazała, że ​​można było znaleźć niewielkie lub żadne ślady formowania elektrod wirtualnych. To pozostawiło tajemnicę; zarówno ich maszyna, jak i poprzednie eksperymenty wykazały wyraźne i spójne dowody na tworzenie się studni potencjału, która wyłapywała jony, co wcześniej przypisywano powstawaniu elektrod. Badając ten problem, Bowden-Reid opracował nowe równania pola dla urządzenia, które dobrze wyjaśniały potencjał bez formowania elektrody i wykazał, że jest to zgodne zarówno z ich wynikami, jak i wynikami poprzednich eksperymentów.

Co więcej, badanie ogólnego mechanizmu koncepcji wirtualnej elektrody wykazało, że jej interakcje z jonami i samą sobą powodują „wyciek” w szaleńczym tempie. Zakładając gęstości plazmy i energie wymagane do produkcji energii netto, obliczono, że nowe elektrony musiałyby być dostarczane z niemożliwą do zrealizowania szybkością 200 000  amperów .

Wstępne wyniki wskazują na pomijalne wychwytywanie ładunku przy niewielkim lub zerowym tworzeniu odwiertów. Ponadto wykazano, że istnienie studni potencjału opisanego w poprzednich publikacjach można wyjaśnić bez wymogu wirtualnej katody wytwarzanej przez uwięzione elektrony. Ponadto wykazano, że studnie potencjału, które wytwarzają uwięzienie elektronów i nagrzewanie z wirtualnych katod, już nie istnieją wraz ze wzrostem gęstości plazmy.

Powiązane projekty

Prometheus Fusion Perfekcja

Mark Suppes zbudował polywell na Brooklynie. Był pierwszym amatorem, który wykrył pułapkowanie elektronów za pomocą sondy Langmuira wewnątrz polywell. Wystąpił na konferencji LIFT 2012 i konferencji WIRED 2012. Projekt oficjalnie zakończył się w lipcu 2013 roku z powodu braku funduszy.

Uniwersytet w Sydney

University of Sydney w Australii prowadzone Polywell eksperymenty prowadzące do pięciu dokumentów w fizyki plazmy . Opublikowali również dwie prace doktorskie i zaprezentowali swoje prace na konferencjach IEC Fusion.

Artykuł z maja 2010 r. omawiał zdolność małego urządzenia do wychwytywania elektronów. W artykule stwierdzono, że maszyna ma idealną siłę pola magnetycznego, która maksymalizuje jej zdolność do wychwytywania elektronów. W artykule przeanalizowano pole magnetyczne typu polywell za pomocą rozwiązań analitycznych i symulacji. Prace powiązały magnetyczne zamknięcie Polywella z teorią lustra magnetycznego . W pracach z 2011 r. wykorzystano symulacje cząstek w komórce do modelowania ruchu cząstek w polywells z małą populacją elektronów. Elektrony zachowywały się w podobny sposób jak cząstki w dwustożkowym wierzchołku .

W artykule z 2013 r. zmierzono ujemne napięcie wewnątrz 4-calowej aluminiowej studni. Testy obejmowały pomiar wewnętrznej wiązki elektronów, porównanie maszyny z polem magnetycznym i bez , pomiar napięcia w różnych miejscach oraz porównanie zmian napięcia z natężeniem pola magnetycznego i elektrycznego .

2015 księga zatytułowana „Fusion w magnetycznie ekranowany-grid inercyjnej elektrostatycznego urządzenia ograniczającego” przedstawił teorię dla gridded inercyjnej elektrostatycznego ograniczającego (IEC) systemu fuzyjnego, który pokazuje zysk netto energii jest możliwe, jeśli siatka jest magnetycznie ekranowany od wpływu jonów. Analiza wykazała, że ​​wyniki lepsze niż próg rentowności są możliwe nawet w systemie deuterowo-deuterowym na wagach stacjonarnych. Proponowane urządzenie miało niezwykłą właściwość, która pozwalała uniknąć zarówno strat na wierzchołkach tradycyjnych systemów syntezy magnetycznej, jak i strat sieciowych w tradycyjnych konfiguracjach IEC.

Irański Instytut Naukowo-Technologiczny Jądrowy

W listopadzie 2012 r. Agencja Trend News poinformowała, że irańska Organizacja Energii Atomowej przeznaczyła „8 milionów dolarów” na badania nad elektrostatyczną osłoną inercyjną i około połowę wydano. Finansowana grupa opublikowała artykuł w Journal of Fusion Energy , stwierdzając, że przeprowadzono symulacje cząstek w komórce polywell. Badanie sugerowało, że głębokość studni i kontrolę skupienia jonów można osiągnąć poprzez zmiany natężenia pola i odwołują się do starszych badań z tradycyjnymi fusorami. Grupa nie Fusor prowadzić w sposób ciągły w temperaturze -140 kV i 70 mA prądu paliwa DD wytwarzania 2 x 10 7 neutronów na sekundę.

Uniwersytet Wisconsin

Naukowcy przeprowadzili symulację cząstek w komórce Własowa-Poissona na polywell. Zostało to sfinansowane przez National Defense Science and Engineering Graduate Fellowship i zostało zaprezentowane na konferencji American Physical Society w 2013 roku .

Convergent Scientific, Inc.

Convergent Scientific, Inc. (CSI) to amerykańska firma założona w grudniu 2010 roku z siedzibą w Huntington Beach w Kalifornii. Przetestowali swój pierwszy projekt Polywell, Model 1, w warunkach stacjonarnych od stycznia do końca lata 2012 roku. MaGrid został wykonany z unikatowego drążonego drutu w kształcie rombu, przez który przepływał prąd elektryczny i płyn chłodzący. Podejmują wysiłki w celu zbudowania na małą skalę polidołkowego deuteru . Firma złożyła kilka patentów, a jesienią 2013 roku przeprowadziła serię internetowych prezentacji dla inwestorów. Prezentacje wymienić napotykając niestabilności plazmy tym Diocotron , dwa strumienia i Weibel niestabilności. Firma chce produkować i sprzedawać Azot-13 do skanów PET .

Badania materii promienistej

Radiant Matter to holenderska organizacja, która zbudowała fuzory i ma w planach budowę polywell.

ProtonBoron

ProtonBoron to organizacja, która planuje zbudować poliwell protonowo-borowy.

Progresywne rozwiązania termojądrowe

Progressive Fusion Solutions to startup badawczy IEC, który bada urządzenia typu Fusor i Polywell.

Fusion One Corporation

Fusion One Corporation była amerykańską organizacją założoną przez dr Paula Siecka (byłego głównego fizyka EMC2), dr Scotta Cornisha z University of Sydney i Randalla Volberga. Trwał od 2015 do 2017 roku. Opracowali reaktor magnetoelektrostatyczny o nazwie „F1”, który był częściowo oparty na polywell. Wprowadzono system montowanych zewnętrznie cewek elektromagnesów z wewnętrznie zamontowanymi powierzchniami odpychacza katodowego, aby zapewnić środki do zachowania strat energii i cząstek, które w przeciwnym razie zostałyby utracone przez guzki magnetyczne. W odpowiedzi na wnioski Todda Ridera dotyczące bilansu mocy z 1995 r. opracowano nowy model analityczny oparty na tej funkcji odzyskiwania, a także na dokładniejszym relatywistycznym traktowaniu kwantowym strat w płucach, które nie były obecne w analizie Ridera. Wersja 1 modelu analitycznego została opracowana przez starszego fizyka teoretycznego, dr Vladimira Mirnova i wykazała wystarczające wielokrotności zysku netto z DT i wystarczające wielokrotności z DD, które można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej. Te wstępne wyniki zostały zaprezentowane na corocznym spotkaniu przeglądowym ARPA-E ALPHA 2017. Faza 2 modelu usunęła kluczowe założenia w analizie Ridera poprzez włączenie spójnego traktowania dystrybucji energii jonów (Rider przyjął czysto Maxwellowski rozkład) oraz mocy wymaganej do utrzymania dystrybucji i populacji jonów. Wyniki dały rozkład energii, który był nietermiczny, ale bardziej maxwellowski niż monoenergetyczny. Obliczono, że moc wejściowa wymagana do utrzymania rozkładu jest nadmierna, a termalizacja jonowo-jonowa była dominującym kanałem strat. Dzięki tym dodatkom droga do komercyjnego wytwarzania energii elektrycznej nie była już możliwa.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki