DE102024003673A1 - Nuclear fusion reactor with one reactor chamber - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung ist ein Fusion-Reaktor und kann die Energie-Probleme lösen. Insbesondere für die Autoindustrie kann der Reaktor bedeutend werden, weil er als Primär-Energiequelle eingesetzt werden kann. Er ermöglicht das Vorantreiben der Elektromobilität, wobei er in jedem Fahrzeug eingebaut werden könnte. Der Reaktor besteht aus einer Fusion-Kammer, in der zwei Fluidbeschleuniger eingebaut sind, die so gestaltet sind, dass sie eine fusionsfähige, nicht komprimierbare Flüssigkeit in Form von sehr kleinen Mikrotropfen, die paarweise generiert werden, zu einem Kollisionspunkt senden. Die Mikrotropfen werden dabei mit ca. 50 - 200km/s gegeneinander zu Kollision gebracht. Durch die sehr hohe Geschwindigkeit der Mikro-Tropfen, kommt es im Kollisionspunkt teilweise zum Kernfusion und es wird Energie freigesetzt, die die Bestandteile des Mikrotropfens in allen Richtungen beschleunigen und die nachfolgend kommenden Mikro-Tropfen auch treffen und dort zusätzlich zu Kernfusionsreaktionen führen. Die Moleküle / Atome der Flüssigkeit werden durch elektrische Felder zusätzlich optimal für eine Kernfusion der Deuterium-Atome, direkt im Kollisionspunkt ausgerichtet. The invention is a fusion reactor and can solve energy problems. The reactor could be particularly important for the automotive industry because it can be used as a primary energy source. It enables the advancement of electromobility and could be installed in any vehicle. The reactor consists of a fusion chamber containing two fluid accelerators designed to send a fusion-capable, incompressible liquid in the form of very small microdroplets, generated in pairs, to a collision point. The microdroplets are forced into collision at approximately 50–200 km/s. Due to the very high speed of the microdroplets, partial nuclear fusion occurs at the collision point, releasing energy that accelerates the components of the microdroplet in all directions and also impacts the following microdroplets, leading to additional nuclear fusion reactions. The molecules/atoms of the liquid are also optimally aligned by electric fields for nuclear fusion of the deuterium atoms directly at the collision point.
Description
Die Erfindung ist ein Kernfusions-Reaktor, der gut skalierbar ist und für beliebige Energie-Output-Leistungen konzipiert ist. Vor allem ist er auch für mittelmäßige bis niedrige Leistungen und dadurch für mobile Zwecke, insbesondere Fahrzeuge als primäre Energie-Quelle optimal geeignet.The invention is a nuclear fusion reactor that is highly scalable and designed for any desired energy output. Above all, it is also ideally suited for medium to low power levels, making it ideal for mobile applications, especially vehicles as a primary energy source.
Der Energie-Bedarf steigt kontinuierlich an und ist ein stets wachsendes Problem für die Menschheit. Leider sind unsere Energie-Ressourcen begrenzt. Die Fossilen Energieträger gehen irgendwann in paar Jahrhunderten zu Neige und deren Verbrauch ist nicht mehr zeitgemäß. Die Emissionen, die dadurch entstehen, sind gewaltig und fügen unserer Atmosphäre Schaden zu. Solarenergie ist eine gute Alternative, allerdings ist dies eine vorübergehende Lösung, die vielmehr als Ergänzung zu vorhandene Ressourcen dient. Solarpanelen machen zwar einen sinnvollen Eindruck, sind aber leider nicht die beste Energie-Lösung. Je mehr Flächen mit Solarpanel bedeckt werden, desto weniger steht für die Pflanzen und Tiere Raum zu Verfügung. Außerdem wird irgendwann soweit sein, dass die dadurch erzeugte Energie nicht mehr ausreichen wird, um den Gesamtbedarf zu decken. Andere umweltfreundliche Methoden, wie Windparkanlagen sind zwar momentan ok, allerdings in Zukunft auch nicht mehr zeitgemäß. Auch die Windräder, wenn solche übermäßig viel aufgestellt werden, wirken auf das Klima negativ, weil sie die natürliche, atmosphärische Luftmassenbewegung beeinflussen. Die natürlichen Luftbewegungen auf der Erde sind ein Teil eines globalen Systems, das sich während Jahrmillionen an allen Komponenten sich optimal konsolidiert und harmonisiert hat. Jeder Eingriff in solchen SystemKomponenten bewirkt eine „Neu-Justierung“ des Systems und eine neue Anpassung, die möglicherweise für uns Menschen nicht mehr passen wird.Energy demand is constantly rising and is an ever-growing problem for humanity. Unfortunately, our energy resources are limited. Fossil fuels will run out in a few centuries, and their consumption is no longer appropriate. The resulting emissions are enormous and harm our atmosphere. Solar energy is a good alternative, but this is a temporary solution that serves more as a supplement to existing resources. Solar panels may seem sensible, but unfortunately they are not the best energy solution. The more surface area is covered with solar panels, the less space is available for plants and animals. Furthermore, at some point the energy generated will no longer be sufficient to meet total demand. Other environmentally friendly methods, such as wind farms, while acceptable for now, will also be outdated in the future. Wind turbines, if installed in excessive numbers, also have a negative impact on the climate because they interfere with the natural movement of atmospheric air masses. The Earth's natural air movements are part of a global system whose components have been optimally consolidated and harmonized over millions of years. Any intervention in such system components results in a "readjustment" of the system and a new adaptation that may no longer be suitable for us humans.
Um die Energie-Probleme zu lösen werden oft auch andere Ansätze verfolgt. Viele auf richtigen weg, aber auch einige auf Irrwege, wie z.B. die absurde Annahme, das ein PPM1-System funktionieren könnte. Hohe finanzielle Investitionen werden Zurzeit an einem PPM-1 System gesteckt, das die Auftriebskraft durch Behälter / Fässer in zwei Säulen mit Wasser gefüllt, für eine Energie-Erzeugung nutzten soll. Other approaches are often pursued to solve energy problems. Many are on the right track, but some are also misguided, such as the absurd assumption that a PPM-1 system could work. Substantial financial investments are currently being made in a PPM-1 system that aims to harness the buoyancy of containers/barrels filled with water in two columns to generate energy.
Diese Konstruktion verwendet zwei hohe Türme, die mit Wasser gefüllt sind, die gegenseitig unterstützen, um die schwimmende Behälter (Zylinder-Form-Behälter) durch jeweils einer Schleuse in dem unteren Bereich der Türme rein zu schieben und diese hochsteigen zu lassen. Ein Fachmann merkt allerdings gleich, dass dabei die Wassermassen in den Türmen kontinuierlich mit hohem Energieaufwand bewegt werden. Jedes Mal wenn ein Behälter reingeschoben soll, wird die Schleuse mit Wasser geflutet, was den Wasserpegel des Turms dementsprechend sinken lässt. Beim Einschieben des Behälters muss diese Wassermasse mit dem Behälter zusammen wieder im Turm gelangen, was gegen den enorm hohen Druck der Wassersäule im unteren Bereich des Turms realisiert werden muss. Somit wird der Wasserpegel in den Turm abwechselnd verändert (sinkt beim Öffnen der Schleuse unten und steigt, wenn der Behälter reingeschoben wird, genau um das Volumen des Behälters). Diese große Wassermenge rauf und runter zu bewegen bedarf einen Energieaufwand. Dabei wird ein Energieaufwand betrieben, der höher, als der Energiegewinn durch die Auftriebskraft des Behälters liegt. Somit erzeugt diese recht teure Konstruktion, stets mit jedem Behälter-Einschiebungs-Vorgang einen nicht kompensierbaren Energieverlust, was eine Energiegewinnung dadurch unmöglich macht.This construction uses two tall towers filled with water, which support each other to push the floating containers (cylindrical containers) through a lock in the lower section of the towers and allow them to rise. However, an expert will immediately notice that the water masses in the towers are continuously moved with a high expenditure of energy. Each time a container is pushed in, the lock is flooded with water, which causes the water level in the tower to drop accordingly. When the container is pushed in, this water mass must be returned to the tower together with the container, which must be achieved against the enormously high pressure of the water column in the lower section of the tower. This alternates the water level in the tower (dropping at the bottom when the lock is opened and rising by exactly the volume of the container when the container is pushed in). Moving this large quantity of water up and down requires an expenditure of energy. The energy expenditure is greater than the energy gained from the buoyancy of the container. This rather expensive construction therefore always creates an uncompensable energy loss with each container insertion process, which makes energy generation impossible.
Kernreaktoren, die für die Stromversorgung eingesetzt werden, funktionieren ausschließlich auf Kernspaltungs-Prinzip. Bei der Kernspaltung werden schwere, radioaktive Elemente in leichtere Elemente gespalten und dabei Energie freigesetzt, die mit Hilfe von Energie-Umwandler, z.B. Dampf-Turbinen, in elektrischen Strom umgewandelt. Bei der Kernspaltung wird leider nicht das ganze Potential des radioaktiven Materials effizient benutzt, um Strom zu erzeugen. Es bleiben radioaktive Rückstände, die weitere Probleme mit sich bringen. Dieser radioaktive Rückstand (radioaktives Abfall) muss sicher gelagert werden, weil es gefährliche Strahlung von sich aussendet. Leider es bleibt ziemlich viel davon im Kernreaktor übrig, was die Entsorgung komplizierter macht. Das zeigt auch, wie schlecht der Wirkungsgrad eines Kernreaktors ist. Wenn das ganze Material fast vollständig „verbrannt“ wäre, würde ein solcher Reaktor mindestens noch 90% mehr Energie liefern. Der Wirkungsgrad der Kernreaktoren liegt bei ca. 20%. Es wird zwar oft behauptet, dass die mit ca. 30 - 35 % Wirkungsgrad arbeiten, aber das stimmt leider nicht ganz. Das fällt allerdings kaum ins Gewicht, weil die nukleare „Brennstoffe“ auch so, sehr viel Energie liefern. Der radioaktive Abfall stellt ein großes Umweltrisiko dar. Den radioaktiven Abfall kann man allerdings durch eine spezielle Konstruktion eines neuartigen Reaktors, weiterhin als Primär-Energie-Lieferant verwenden und einen Teil der weiteren fehlenden 90% damit herausholen. Danach bliebe zwar noch eine geringere Menge übrig, die radioaktiv wäre, aber immerhin, wenn man bedenkt, dass es um radioaktive Rückstände sich handelt, die sonst aufwändig gelagert hätten werden müssen.Nuclear reactors used to generate electricity operate exclusively on the principle of nuclear fission. During nuclear fission, heavy, radioactive elements are split into lighter elements, releasing energy that is then converted into electrical current with the help of energy converters such as steam turbines. Unfortunately, during nuclear fission, the full potential of the radioactive material is not used efficiently to generate electricity. Radioactive residues remain, which cause further problems. This radioactive residue (radioactive waste) must be safely stored because it emits dangerous radiation. Unfortunately, quite a lot of it remains in the nuclear reactor, which complicates disposal. This also shows how poorly efficient a nuclear reactor is. If all of the material were almost completely "burned," such a reactor would produce at least 90% more energy. The efficiency of nuclear reactors is around 20%. It's often claimed that they operate at an efficiency of around 30-35%, but unfortunately, that's not entirely true. This is hardly significant, however, because nuclear "fuels" produce a great deal of energy anyway. Radioactive waste poses a major environmental risk. However, by designing a new type of reactor, the radioactive waste can still be used as a primary energy source, thus recovering part of the remaining 90%. After that, a smaller amount would still be radioactive, but at least it's worth considering that this is radioactive waste that would otherwise have required complex storage.
Im Fusions-Technik-Bereich wird seit mehreren Jahrzehnten geforscht. Es sind zwar großartige Fortschritte gemacht worden, allerdings noch kein Durchbruch bei der Verlegung der Energie-Bilanz im positiven Bereich.Research in the field of fusion technology has been ongoing for several decades. While significant progress has been made, there has yet to be a breakthrough in shifting the energy balance into positive territory.
Wie in zahlreichen Experimenten und Kernreaktions-Prozessen, die durch Teilchenbeschleuniger und nukleare Explosionen beobachtet wurde, es besteht kein Zweifel, dass die Materie aus Energie besteht. Die Beschreibung des Photons Duale Eigenschaft des Photons wird heutzutage von vielen Wissenschaftlern akzeptiert. Die Theorie besagt, dass das Photon korpuskular und Welle zugleich ist. Sobald das Photon auf Materie trifft (und die Materie besteht ja aus verstrickten Photonen) kann er ebenso in die Verstrickung eingefangen werden und dadurch den „Klumpen“ zwar extrem wenig, aber dennoch etwas vergrößern (Photonen-Absorption). Er kann aber auch ein anderes Photon herausschleudern (Photonen Emission), wenn er genug Energie mitbringt oder mit viel Glück der „Eintreff-Winkel“ stimmt.As has been demonstrated in numerous experiments and nuclear reaction processes observed in particle accelerators and nuclear explosions, there is no doubt that matter is made up of energy. The dual nature of the photon is now accepted by many scientists. The theory states that the photon is both corpuscular and wave. As soon as the photon hits matter (and matter is made up of entangled photons), it can be trapped in the entanglement, thereby slightly enlarging the "clump" (photon absorption). However, it can also eject another photon (photon emission) if it brings with it enough energy or, with a lot of luck, the "angle of impact" is right.
In jede Art von Materie selbst steckt viel, enorm viel Energie drin. Egal ob Sand, Gesteine, Holz, Wasser, Metall, Luft, Erde, jedes dieser Materialien enthält extrem viel Energie drin. Damit ist allerdings nicht (nur) die chemische Energie gemeint. Eigentlich, die ganze Materie besteht aus Energie. Materie ist eine sehr stabile und konsolidierte Form der extrem stark konzentrierten Energie. Die Energie in Form von Photonen, die stark gebündelt sind, kann stabile Strukturen bilden und die Photonen dort gefangen gehalten. Zerstört man diese Strukturen, wird die Energie in Photonen-Form frei. Es gibt zahlreiche Wege, Energie der Materie zu entlocken bzw. diese Transformationen in Gang zu setzen. Die gängigsten und einfachsten Methoden sind chemischer Natur. In solchen Vorgängen, wird eine brennbare Materie einfach in chemische Reaktion treten und neue chemische Verbindungen aufbauen oder diese lösen. Die weitverbreitete Methode Energie frei zu setzen ist z.B. die Materie mit Sauerstoff zu verbinden, bzw. diese zu oxidieren / verbrennen. Das liefert allerdings nur einen sehr geringen Anteil der Energie, die wirklich zu Verfügung stehen würde, anderseits ist die Initial-Energie, um den Prozess in Gang zu setzen, relativ niedrig. Außerdem klappt diese Methode nur mit Sauerstoff verbindbaren / brennbaren Stoffen, die einen Bruchteil der z.B. auf der Erdoberfläche befindlichen Gesamtmaterie bilden.Every type of matter itself contains a huge amount of energy. Whether it's sand, rock, wood, water, metal, air, or earth, each of these materials contains an extremely high amount of energy. However, this doesn't just mean chemical energy. Actually, all matter is made of energy. Matter is a very stable and consolidated form of extremely concentrated energy. Energy in the form of highly focused photons can form stable structures and hold the photons captive there. If these structures are destroyed, the energy is released in photon form. There are numerous ways to extract energy from matter or to initiate these transformations. The most common and simplest methods are chemical in nature. In such processes, combustible matter will simply enter into a chemical reaction and form new chemical compounds or break them down. A widespread method of releasing energy is, for example, to combine matter with oxygen, or to oxidize/burn it. However, this only provides a very small portion of the energy that would actually be available, and the initial energy required to initiate the process is relatively low. Furthermore, this method only works with oxygen-combinable/combustible materials, which constitute a fraction of the total matter found on the Earth's surface, for example.
Vielmehr Energie kann man durch Kern-Reaktionen gewinnen bzw. freisetzen. Die Kernenergie-Gewinn Methoden, die uns zu Verfügung stehen, sind die Kernspaltung und Kernfusion. Es gibt noch eine dritte Option, die Annihilation, die allerdings sehr schwierig umsetzbar ist, weil diese die Antimaterie voraussetzt, was bei uns in die freie Natur nicht vorkommt und künstlich nur mit extrem hohem Energie-Aufwand herstellbar ist. Bei der Annihilation, bzw. einer Kollision zwischen einer Atomgruppe aus Antimaterie und analogem Materie, werden beide Atomgruppen komplett in Energie Umgewandelt und aus dem Kollisionspunkt mit Lichtgeschwindigkeit in Photonen-Zustand in allen Richtungen weg gestrahlt.Rather, energy can be generated or released through nuclear reactions. The methods available to us for generating nuclear energy are nuclear fission and nuclear fusion. There is a third option, annihilation, which, however, is very difficult to implement because it requires antimatter, which does not occur naturally and can only be artificially produced with extremely high energy expenditure. During annihilation, or a collision between a group of atoms made of antimatter and analogous matter, both groups of atoms are completely converted into energy and radiated away from the collision point in all directions at the speed of light in the photon state.
Eine Kernspaltung in Gang zu setzen ist heutzutage technisch relativ einfach machbar. Sie wird in kommerziellen Kern-Reaktoren umgesetzt und für die breite Stromversorgung angewendet. Radioaktive-Elemente werden soweit angereichert, bis sie für eine optimale Kernreaktion geeignet sind. Das radioaktive Material wird in Form von länglichen Stäbchen in einem Reaktor, gefüllt mit schwerem Wasser, eingelassen. Weil die Kernfission unkontrolliert zu einer atomaren Explosion führen würde, werden die kritischen Massen vermieden und Cadmium-Gitter oder Stäbchen (oder Bor-Säure in dem schweren Wasser gelöst) zwischen den spaltbaren radioaktiven Material platziert. Das Cadmium oder Grafit Gitter oder Stäbchen bestimmen die Leistung der Energie-Freisetzung, bzw. die Geschwindigkeit mit der die Kernspaltung abläuft. Je nachdem wie weit diese zwischen den Uran- (oder Plutonium) -Stäbchen eingeführt werden, desto höher oder niedriger die Energiefreisetzung ist. Jedesmal wenn ein Atom gespalten wird, setzt er ein Neutron frei, der wiederum einen der Atome in der Nachbarschaft destabilisiert, indem er in dessen Kern eindringt. Die Cadmium-Stäbe sind in der Lage freie Neutronen zu absorbieren und somit kontrollieren sie recht gut die Kernspaltung-Prozesse. Kernreaktoren mit Grafit als Moderator werden nicht mehr verwendet, weil sie nicht so leicht zu kontrollieren sind. Versagt die Kühlung im Reaktor, kann sehr schnell zu einer Kernschmelze kommen. Bei einer Panne, kann der Kernreaktions-Anstieg und damit auch die Temperatur blitzartig erfolgen und schnell außer Kontrolle geraten. Es kann innerhalb einer Millisekunde um tausendfach steigen, was zu einer heftigen Explosion und damit zu einer Kontamination der Umgebung führen kann.Initiating nuclear fission is technically relatively easy these days. It is implemented in commercial nuclear reactors and widely used for electricity generation. Radioactive elements are enriched until they are suitable for an optimal nuclear reaction. The radioactive material is introduced in the form of elongated rods into a reactor filled with heavy water. Because uncontrolled nuclear fission would lead to an atomic explosion, critical masses are avoided and cadmium lattices or rods (or boric acid dissolved in the heavy water) are placed between the fissile radioactive material. The cadmium or graphite lattices or rods determine the power of the energy release, or the speed at which nuclear fission occurs. The higher or lower the energy release depends on how far they are inserted between the uranium (or plutonium) rods. Every time an atom splits, it releases a neutron, which in turn destabilizes one of the neighboring atoms by penetrating its nucleus. The cadmium rods are able to absorb free neutrons and thus control the nuclear fission processes quite well. Nuclear reactors with graphite as a moderator are no longer used because they are not as easy to control. If the cooling system in the reactor fails, a nuclear meltdown can occur very quickly. In the event of a malfunction, the nuclear reaction and thus the temperature can increase rapidly and quickly spiral out of control. It can increase thousands of times within a millisecond, which can lead to a violent explosion and thus contamination of the surrounding area.
Leider wird während Kernspaltungs-Reaktionen der radioaktive „Brennstoff“ nicht vollständig gespalten. Somit bleiben radioaktive Rückstände, die noch hunderte, tausende oder einige davon gar Millionen von Jahren weiterhin strahlen. Wenn man komplett das radioaktive Material spalten würde, wäre die Wirkungsgrad eines Kernreaktors deutlich höher und es bliebe weniger radioaktiver Abfall zurück. Man kann allerdings die Bauweise der Kernreaktoren ändern, um die Abfallprodukte zu minimieren. Alternativ kann man neue, spezielle Reaktoren bauen, die das radioaktive Abfall-Produkt eines herkömmlichen Reaktors verwenden und daraus weiterhin Strom produzieren. Eine komplett andere Bauweise und spezielle Legierungen als Neutronen-Exciter mit einer Resonator-Einheit kann die Verwendung von herkömmlichen radioaktiven Brennstoffen weiterhin als nützlich gestalten. Die Leistung eines solchen speziellen Extra-Reaktors, der nur die radioaktiven Abfälle für die Stromerzeugung nutzt, wäre fast die gleiche, wie die des herkömmlichen Reaktors, der das radioaktive Abfall-Produkt erzeugt! Ein weiterer Reaktor wäre in Form eines Hybridreaktors gestaltet, der den radioaktiven Brennstoff in mehreren Stufen verwendet, sodass zum Schluss relativ wenig Abfall übrigbleibt. Der Aufbau eines solchen Reaktors im Kernprinzip ist relativ einfach, dennoch die Begleitkomponenten und die Sicherheitskonzepte verkomplizieren die Sache enorm. Es lohnt sich trotzdem solche Reaktoren zu bauen, weil deren Wirkungsgrad mindestens doppelt so hoch, wie der der Herkömmlichen liegt. Allerdings ist eine ausführliche Beschreibung eines solchen speziellen Reaktors nicht Gegenstand dieser Erfindung hier.Unfortunately, during nuclear fission reactions, the radioactive "fuel" is not completely split. This leaves behind radioactive residues that continue to emit radiation for hundreds, thousands, or even millions of years. If the radioactive material were completely fissioned, the efficiency of a nuclear reactor would be significantly higher, and less radioactive waste would be left behind. However, the design of nuclear reactors can be modified to minimize waste products. Alternatively, new, specialized reactors can be built that utilize the radioactive waste product of a conventional reactor and continue to produce electricity from it. A completely different design and special alloys such as a neutron exciter with a resonator unit can continue to make the use of conventional radioactive fuels useful. The performance of such a special extra reactor, which uses only the radioactive waste to generate electricity, would be almost the same as that of the conventional reactor, which produces the radioactive waste product! Another reactor would be designed in the form of a hybrid reactor, which uses the radioactive fuel in multiple stages, so that relatively little waste remains at the end. The structure of such a reactor is relatively simple in its core principle, but the accompanying components and safety concepts complicate things enormously. It is nevertheless worthwhile to build such reactors because their efficiency is at least twice as high as that of conventional ones. However, a detailed description of such a specific reactor is not the subject of this invention.
Einen optimalen Wirkungsgrad in Punkto Energie-Ausbeute müssten eigentlich die Fusions-Reaktoren erzielen. Allgemein bekannte und schon vorhandene Fusions-Reaktoren sind in verschiedene Ausführungen gebaut. Relativ bekannt sind z.B. Toroidal-Reaktoren und Tokamak-Maschinen. Allerdings sind solche Reaktoren seit Jahrzehnten leider immer noch in der experimentellen Phase oder werden als Forschungsreaktoren benutzt und laut Experten, immer konstant ca. „30 Jahre“ vor dem kommerziellen Einsatz entfernt, egal wie weit man in der Richtung vorstößt.Fusion reactors should actually achieve optimal efficiency in terms of energy yield. Commonly known and existing fusion reactors are built in various designs. Toroidal reactors and tokamaks, for example, are relatively well-known. However, such reactors have unfortunately remained in the experimental phase for decades or are used as research reactors and, according to experts, are always about 30 years away from commercial use, no matter how far one advances in this direction.
Während bei einer Wasserstoffbombe die Kernfusion problemlos funktioniert, ist die kontinuierliche, kontrollierte Ausbeute der Energie in Kernfusions-Reaktoren mit vielen Problemen verbunden, deren Lösung den Prozess sehr teuer und damit für die Industrie noch unattraktiv machen. Die Fusionsreaktoren benötigen sehr viel Anlauf-Energie, die erstmal bereitgestellt werden muss. Hinzu kommt, dass die heutigen Reaktoren dann nicht dauerhaft laufen können bzw. die Prozesse dort ziemlich schnell wieder zum Stehen kommen und dadurch die Energie-Ausbeute relativ klein ausfällt. Wenn man einige MW-Energie in Anlaufs-Phase investiert und dann der Prozess lediglich einige Sekunden oder im besten Fall ein paar Minuten läuft, wobei nur Bruchteile der investierten Energie zurückgewonnen werden, ist das kein kommerziell interessanter Wirkungsgrad, die dabei erreicht wird. Für solche Zwecke muss der Reaktor dauerhaft Energie liefern können und nicht alle paar Ruhe-Stunden oder sogar Tagen nur einige Minuten oder nur Sekunden im aktiven Betrieb sein. Heutige Fusions-Reaktoren haben meistens leider einen negativen Energie-Bilanz: es wird mehr Energie reingesteckt, als durch den Prozess gewonnen. Es ist vergleichbar mit einem Auto mit einem Verbrennungsmotor, dass alle paar Dutzende Sekunden den elektrischen Anlasser braucht, um den Motor für ein paar Sekunden im Lauf zu bringen. Die Autobatterie wäre dann schnell leer, weil die Arbeit des Verbrennungsmotors nicht ausreichend wäre, um über die Lichtmaschine diese wieder aufzuladen. Kernfusion ist ein energieliefernder Prozess, der seit Milliarden Jahren in der Sonne und in Sternen abläuft. Der Fusionsprozess findet bei außerordentlich hohen Temperaturen statt, bei denen sich die Materie im vierten Aggregatzustand, dem sog. Plasma befindet. Ein Plasma besteht aus Atomkernen (Ionen) und Elektronen, die nicht mehr an einander gebunden sind.While nuclear fusion works flawlessly in a hydrogen bomb, the continuous, controlled energy yield in nuclear fusion reactors is associated with many problems, the solution to which makes the process very expensive and thus unattractive for industry. Fusion reactors require a large amount of start-up energy, which must first be provided. In addition, today's reactors cannot run continuously or the processes there come to a standstill quite quickly, resulting in a relatively low energy yield. If you invest several megawatts of energy in the start-up phase and then the process only runs for a few seconds, or at best a few minutes, with only a fraction of the invested energy being recovered, the efficiency achieved is not a commercially interesting one. For such purposes, the reactor must be able to supply energy continuously and not be in active operation for only a few minutes or seconds every few hours or even days. Unfortunately, today's fusion reactors usually have a negative energy balance: more energy is put in than is gained by the process. It's comparable to a car with an internal combustion engine that needs the electric starter every few dozen seconds to get the engine running for a few seconds. The car battery would then quickly run out because the work of the internal combustion engine wouldn't be enough to recharge it via the alternator. Nuclear fusion is an energy-producing process that has been taking place in the sun and stars for billions of years. The fusion process takes place at extraordinarily high temperatures, at which matter is in its fourth state of matter, known as plasma. Plasma consists of atomic nuclei (ions) and electrons that are no longer bound to one another.
Im Inneren der Sonne laufen Fusionsreaktionen bei ca. 15 Millionen Grad ab. Unter den Randbedingungen auf der Erde wird das Plasma bei Temperaturen von über 100 Millionen Grad und bei extrem niedriger Dichte (ca. 250.000 fach dünner als die Erdatmosphäre) durch starke Magnetfelder eingeschlossen. Das was auf der Erde die Magnetfelder zu erreichen versuchen, ist auf den Sternen nicht notwendig. Dort wird das Plasma durch die unvorstellbare große Sternen-Masse bzw. auf diese Masse wirkende Gravitationskräften, sehr stark zusammengedrückt. Das stark aufgeheizte Plasma, das die Fusion verursacht, befindet sich hauptsächlich in einer Ummantelung, je nach Größe des Sterns, mehr oder weniger in der Nähe des Kerns des Sterns. Die Fusion findet nicht wie bisher angenommen im Kern des Sterns statt, sondern in einer Ummantelung, die zwischen dem Kern und der Oberfläche sich befindet. Wenn nur im Kern die Fusion stattfinden würde, dann wären alle Sterne ähnlich groß und es gebe keinen sehr großen oder kleinen Sternen. Jeder Stern hat seine Kernfusions-Ummantelung in einer anderen Distanz von dem Stern-Mittelpunkt. Die Ummantelung entsteht dort, wo die Balance zwischen Druck und Temperatur herrscht, die notwendig für die Wasserstoff-Fusion ist. Weitere Ummantelungen, die konzentrisch angeordnet tiefer liegen, fusionieren andere Materialen und Elemente. Im Kern des Sterns ist der Druck so hoch, dass die Materie sehr stark verdichtet ist, wobei auch die atomare Struktur-Integrität nicht mehr gewährleistet ist. Die Neutronen, die die Fusion in Gang halten sollen, werden viel zu schnell gebremst und zu schweren atomaren Strukturen vorzeitig gebunden. Anders sieht die Situation in der Sternen-Mantel-Schicht, die von dem Kern mehr oder weniger entfernt ist. Die Entfernung von dem Sternenkern wird durch die Größe und Masse des Sterns bestimmt. Auf jeden Fall ist der Fusions-Mantel eines Sterns sehr heiß und relativ dünn, was auch eine sehr lange „Verbrennung“ gewährleistet. Der Fusions-Mantel bleibt nicht stets gleich groß. Er ändert seine Größe und Form mit dem Alterungsprozess des Sterns und kann instabil werden. Er spielt auch eine große Rolle bei Supernova-Explosion. Wenn der Stern instabil wird, als erstes wird dieser Mantel sich selbst und die Schichten darüber sprengen. Weil der Mantel während der Explosion auch nach innen sich ausbreitet, komprimiert er die Materie des Sterns in Richtung des Kerns. Deswegen bleiben nach einer Supernova Explosion, deutlich kleinere Überreste vom Stern zurück. Erstens wird das Material über den Mantel weggesprengt und zweitens das darunterliegende wird durch die Druckerhöhung weitgehend stark komprimiert.In the interior of the sun, fusion reactions occur at approximately 15 million degrees. Under the boundary conditions on Earth, the plasma is confined by strong magnetic fields at temperatures of over 100 million degrees and at extremely low density (approximately 250,000 times thinner than Earth's atmosphere). What the magnetic fields try to achieve on Earth is not necessary on stars. There, the plasma is strongly compressed by the unimaginably large mass of the star and the gravitational forces acting on this mass. The highly heated plasma that causes fusion is located primarily in a shell, more or less near the star's core, depending on the size of the star. Fusion does not occur in the star's core, as previously assumed, but in a shell located between the core and the surface. If fusion only took place in the core, all stars would be similar in size, and there would be no very large or small stars. Every star has its nuclear fusion shell at a different distance from the star's center. The mantle forms where the balance between pressure and temperature necessary for hydrogen fusion exists. Additional mantles, arranged concentrically at lower levels, fuse other materials and elements. In the core of the star, the pressure is so high that the matter is very dense, and the atomic structural integrity is no longer guaranteed. The neutrons that are supposed to drive fusion are slowed down far too quickly and prematurely bound into heavy atomic structures. The situation is different in the stellar mantle layer, which is more or less distant from the core. The distance from the stellar core is determined by the size and mass of the star. In any case, the fusion mantle of a star is very hot and relatively thin, which also ensures a very long "burn." The fusion mantle does not always remain the same size. It changes its size and shape as the star ages and can become unstable. It also plays a major role in supernova explosions. When a star becomes unstable, the first thing that will happen is that mantle and the layers above it explode. Because the mantle expands inward during the explosion, it compresses the star's material toward the core. This is why much smaller remnants of the star remain after a supernova explosion. First, the material above the mantle is blown away and secondly the underlying material is largely compressed by the increase in pressure.
Was der Fusion angeht, auf der Erde sieht die Situation anders aus. Hier wird von Ingenieuren und Wissenschaftlern versucht, die leichten Kerne (vorzugsweise Wasserstoff-Isotopen) durch starkes Aufheizen und Magnetfeld-Einschluss zum Schmelzen zu bringen. Es ist eine Reihe von Fusionsreaktionen zwischen leichten Kernen denkbar. In der ersten Generation zukünftiger Fusionsleistungsreaktoren wird die Deuterium-Tritium Reaktion zur Anwendung kommen, die eine vergleichsweise hohe Fusionsleistungsdichte bietet: Der Kern des schweren Wasserstoffs Deuterium (ein Proton, ein Neutron) fusioniert mit dem Kern des überschweren Wasserstoffs Tritium (ein Proton, zwei Neutronen) zum Helium-4-Kern, dem sog. -Teilchen (zwei Protonen, zwei Neutronen) unter Aussendung eines Neutrons. Dabei wird ca. viermal so viel Energie pro Nukleon frei wie bei der Spaltung eines Urankerns. 80% dieser Energie ist an das Neutron gebunden, das als neutrales Teilchen den magnetischen Käfig ungehindert verlassen kann. Durch Abbremsung der Neutronen im Strukturmaterial und in der Ummantelung der Plasmakammer, dem sog. Blanket entsteht Wärme, die über einen konventionellen Dampfkreislauf in Elektrizität umgewandelt wird. Das Teilchen überträgt kinetische Energie durch Wechselwirkung mit Plasmateilchen und trägt somit zur Aufheizung des Plasmas bei. Bei bestimmten physikalischen Bedingungen reicht diese -Heizung alleine aus, um das Plasma auf Betriebstemperatur zu halten. Diesen Betriebszustand nennt man „Zündung“.As far as fusion is concerned, the situation on Earth is different. Here, engineers and scientists are attempting to melt light nuclei (preferably hydrogen isotopes) by intense heating and confining them in a magnetic field. A number of fusion reactions between light nuclei are conceivable. The first generation of future fusion reactors will use the deuterium-tritium reaction, which offers a comparatively high fusion power density: the nucleus of heavy hydrogen deuterium (one proton, one neutron) fuses with the nucleus of superheavy hydrogen tritium (one proton, two neutrons) to form the helium-4 nucleus, the so-called -particle (two protons, two neutrons), emitting a neutron. This releases approximately four times as much energy per nucleon as in the fission of a uranium nucleus. 80% of this energy is bound to the neutron, which, as a neutral particle, can escape the magnetic cage unhindered. The deceleration of neutrons in the structural material and in the plasma chamber's cladding, the so-called blanket, generates heat, which is converted into electricity via a conventional steam cycle. The particles transfer kinetic energy through interaction with plasma particles, thus contributing to the heating of the plasma. Under certain physical conditions, this heating alone is sufficient to keep the plasma at operating temperature. This operating state is called "ignition."
Es gibt zahlreiche Methoden, die vielversprechend sind, um den Weg für die Kernfusion und deren kommerzielles Nutzen zu ebnen. Hier werden einige Veröffentlichungen beschrieben oder eingetragen, die für die Allgemeinheit zugänglich sind:
- Die IECT-Methode (Inertial Electrostatic Confinement Thruster) fasst die hochmoderne Entwicklung von Trägheitstriebwerken mit elektrostatischem Einschluss (IEC) zusammen, die in zwei parallele Entwicklungslinien unterteilt wird: die IEC-Plasmaquelle und die entsprechende elektromagnetische Düse (EMN). Beide Entwicklungslinien beginnen mit der Etablierung der Theorie und Modellierung und entwickeln sich weiter zur Entwurfsumsetzung und experimentellen Verifizierung.
- The IECT (Inertial Electrostatic Confinement Thruster) method encompasses the state-of-the-art development of electrostatic confinement (IEC) inertial thrusters, which is divided into two parallel development lines: the IEC plasma source and the corresponding electromagnetic nozzle (EMN). Both development lines begin with the establishment of theory and modeling and progress to design implementation and experimental verification.
Das IEC-Entladungsmodell beleuchtet eine neue Perspektive auf die IEC-Entladungsphysik und die Auswirkungen der jeweiligen kritischen Parameter, die das Design der IEC-Plasmaquelle bestimmen. Die experimentelle Verifizierung der Theorie wird anhand der optischen Emissionsspektroskopie und des Kollisionsstrahlungsmodells demonstriert. Die Ergebnisse liefern schlüssige Beweise für die Bildung einer kugelförmigen Doppelschicht innerhalb der IEC-Plasmaquelle, was der Schlüssel zur Etablierung der in dieser Arbeit vorgeschlagenen IEC-Entladungstheorie ist. Diese Arbeit stellt eine umfassende Studie zur magnetohydrodynamischen Theorie zur Beurteilung der Plasmabeschleunigung in der Magnetdüse dar. Dennoch zeigt das Ergebnis eine Leistungseinschränkung der Magnetdüse. Es wird eine innovative Erfindung vorgeschlagen, um die als EMN bekannte Einschränkung zu überwinden. In dieser Arbeit werden ausführliche Beschreibungen von EMN und seinem Funktionsprinzip zusammengefasst, einschließlich seiner Auswirkungen auf den Plasmaeinschluss, die Beschleunigung und die Ablösung. Die Untersuchung der Plasmafahneneigenschaften mit verschiedenen Plasmadiagnosetools beweist die EMN-Funktionalität weiter und stellt den ersten IECT-Prototyp dar, für den in der Literatur ein Proof-of-Concept vorliegt.The IEC discharge model sheds light on a new perspective on IEC discharge physics and the impact of the respective critical parameters that govern the design of the IEC plasma source. Experimental verification of the theory is demonstrated using optical emission spectroscopy and the collision radiation model. The results provide conclusive evidence for the formation of a spherical double layer within the IEC plasma source, which is key to establishing the IEC discharge theory proposed in this work. This work presents a comprehensive study of the magnetohydrodynamic theory for evaluating plasma acceleration in the magnetic nozzle. Nevertheless, the result reveals a performance limitation of the magnetic nozzle. An innovative invention is proposed to overcome this limitation, known as EMN. This work summarizes detailed descriptions of EMN and its working principle, including its effects on plasma confinement, acceleration, and separation. The investigation of the plasma plume properties with various plasma diagnostic tools further proves the EMN functionality and represents the first IECT prototype for which a proof-of-concept is available in the literature.
Eine weitere Kernfusions-Methode basiert auf elektrostatischen Trägheitseinschluss. Als Elektrostatischer Trägheitseinschluss (englisch inertial electrostatic confinement, IEC) werden Verfahren bezeichnet, die versuchen, ein Plasma hoher Dichte und hoher Ionenenergie alleine oder vor allem mit Hilfe eines elektrischen Feldes zu erzeugen. IEC-Anordnungen werden mit dem Ziel gebaut, Fusionsreaktionen zwischen Atomkernen von Wasserstoffisotopen (Deuterium oder Deuterium und Tritium) zu erreichen. Die Geräte werden nach ihren Entwicklern auch Farnsworth-Hirsch-Fusor oder Hirsch-Meeks-Fusor genannt. Die Polywell-Anordnung ist auch ein verwandtes Konzept. Weil solche Geräte bei den Wasserstoff-Fusionsreaktionen Neutronen freisetzen, kann der elektrostatische Trägheitseinschluss als Basis für eine Neutronenquelle genutzt werden. Zur Energieerzeugung wegen negativen Energiebilanz eignet sich das Konzept leider nicht. Das Konzept des elektrostatischen Trägheitseinschlusses zum Erzielen von Kernfusion beruht darauf, dass Deuterium- und / oder Tritium-Ionen durch ein elektrisches Feld in einem kleinen Raumbereich gehalten und von außen mit weiteren, energiereichen Ionen der gleichen Art(en) bombardiert werden. Im Gegensatz zu Kernfusionsreaktoren mit magnetischem Einschluss ist die Energie beim Stoß also nicht durch die Temperatur des Plasmas gegeben, sondern es können (mittels hoher Beschleunigungsspannungen) höhere Ionenenergien verwendet werden. Dadurch wird die Coulomb-Barriere beim Stoß leichter überwunden, sodass die Wahrscheinlichkeit für die Fusionsreaktion beim Stoß steigt. Weil die gleich geladenen Ionen eher zu Scattering-Verhalten neigen, ist die Häufigkeit der Fusionsreaktionen, die für eine Netto-Energiegewinnung ausreichen würde, relativ gering und somit kann mit diesem Verfahren nicht eine positive Energiebilanz erreicht werden.Another nuclear fusion method is based on inertial electrostatic confinement (IEC). Electrostatic inertial confinement (IEC) refers to processes that attempt to generate a high-density plasma with high ion energy, either alone or primarily with the aid of an electric field. IEC devices are constructed with the goal of achieving fusion reactions between atomic nuclei of hydrogen isotopes (deuterium or deuterium and tritium). These devices are also called Farnsworth-Hirsch fusors or Hirsch-Meeks fusors after their developers. The polywell device is also a related concept. Because such devices release neutrons during hydrogen fusion reactions, electrostatic inertial confinement can be used as the basis for a neutron source. Unfortunately, this concept is unsuitable for power generation due to its negative energy balance. The concept of electrostatic inertial confinement for achieving nuclear fusion is based on the fact that deuterium and/or tritium ions are held in a small spatial region by an electric field and bombarded from the outside with other, high-energy ions of the same type(s). In contrast to nuclear fusion reactors with magnetic confinement, the energy during the collision is not determined by the temperature of the plasma; rather, higher ion energies can be used (by means of high accelerating voltages). This makes it easier to overcome the Coulomb barrier during the collision, thus increasing the probability of a fusion reaction occurring during the collision. Because the like-charged ions tend to exhibit scattering behavior, the frequency of fusion reactions sufficient for net energy production is relatively low, and thus a positive energy balance cannot be achieved with this process.
Frühe Arbeiten zu dieser Technik wurden von Philo Farnsworth anhand von Beobachtungen an Fernseh-Röhren erbracht. Die ursprünglichen Entwürfe in den frühen 1960er Jahren basierten auf zylindrischen Anordnungen von Elektroden. Early work on this technique was done by Philo Farnsworth based on observations of television tubes. The original designs in the early 1960s were based on cylindrical arrays of electrodes.
Der Brennstoff für die Kernfusion, also Deuterium, wurde aus Ionenquellen in Richtung der inneren Reaktionszone beschleunigt, dort sollten Ionen des Brennstoffs durch elektrostatische Kräfte gehalten werden. Farnsworth prägte dafür den Begriff Inertial Electrostatic Confinement (deutsch: ,elektrostatischer Trägheitseinschluss'). Mit dem Trägheitseinschluss im Sinne der Trägheitsfusion hat diese Technik jedoch nichts zu tun.The fuel for nuclear fusion, deuterium, was accelerated from ion sources toward the inner reaction zone, where the fuel ions were to be held by electrostatic forces. Farnsworth coined the term inertial electrostatic confinement for this. However, this technique has nothing to do with inertial confinement in the sense of inertial fusion.
Weitere Entwicklungen erfolgten durch Robert L. Hirsch. Er baute in den späten 1960er Jahren ein großes Gerät mit sechs Ionenquellen und einer Hochspannungsversorgung bis 150 kV. Mit diesem Gerät wurden mit Deuterium nahezu 108 Fusionsereignisse pro Sekunde erreicht. Außerdem schlug Hirsch einen Aufbau ohne lonenkanone vor. Dabei wird eine Hochspannung zwischen zwei konzentrischen kugelförmigen Elektrodengittern angelegt, die sich in einem größeren Behälter befinden, der mit Deuterium unter niedrigem Druck befüllt ist. Die durch die Hochspannung zündende Glimmentladung erzeugt durch Elektronenstoß die erwünschten Deuterium-Ionen. In den frühen 1980er Jahren konnte in verschiedenen Experimenten nachgewiesen werden, dass sich in solch einer Anordnung ein Potential-Minimum innerhalb der inneren, kugelförmigen Gitter-Elektrode ausbildet. Nähere Untersuchungen konnten jedoch keine erhöhte Ionendichte in diesem Potential feststellen. Fusion im Labor ist mit mäßigem zeitlichem und finanziellem Aufwand möglich! Die Einfachheit, die dahintersteckt, zeigen die Fusor-Vorrichtungen. Zur Fusion wird schwerer Wasserstoff benötigt, der mit ausreichender Hochspannung zuerst einmal ionisiert werden muss. Dies geschieht über eine Glimmentladung an den Elektroden. Durch Elektronenstöße wird das Wasserstoffmolekül in zwei einzelne Atome aufgespaltet, danach wird das Elektron vom Rumpf getrennt. Übrig bleiben die nackten Wasserstoffkerne, die beim schweren Wasserstoff Deuteronen genannt werden. Durch genügend Energie können zwei Deuteronen ihre gegenseitige Abstoßung überwinden und sich so nahe kommen, dass die starke Wechselwirkung greift. Die zwei Deuteronen fusionieren und die Energie, die dabei entsteht wird in Form von Neutronen abgegeben. Die Reaktion mit dem größten Wirkungsquerschnitt hat die Deuterium-Tritium Reaktion, jedoch ist sie im Fusor nicht die dominante Reaktion, da nur primär Deuterium als Arbeitsgas verwendet wird (4He = Helium-4):
Die eigentliche Reaktion, die bei etwa 15keV schon einsetzt, ist die Deuterium-Deuterium Reaktion. Sie kann auf zwei Arten ablaufen:
In einem Fusor wird zusätzlich auch gefährliches Tritium produziert, allerdings nur in sehr geringen Mengen. Außerdem reagiert es sofort über die D-T Reaktion zu Helium-4 wobei sehr hochenergetische Neutronen erzeugt werden. Berechnungen sagen voraus, dass die im Experiment erreichten Bordichten und Ionenstrahl-Parameter zu einer Fusionsrate von rund 100 Milliarden pro Sekunde führen müssten, wenn alle drei Hochenergiestrahler gleichzeitig gefeuert werden. Die Fusionsrate ist bei der Proton-Proton-Reaktion proportional zur 4. -Potenz der Temperatur. Mithin bewirkt eine Erhöhung der Temperatur um 5 % eine Steigerung der Energiefreisetzung von 22 %.In a fusor, dangerous tritium is also produced, albeit in very small quantities. It also reacts immediately via the D-T reaction to form helium-4, generating very high-energy neutrons. Calculations predict that the boron densities and ion beam parameters achieved in the experiment should result in a fusion rate of around 100 billion per second if all three high-energy emitters are fired simultaneously. The fusion rate in the proton-proton reaction is proportional to the fourth power of the temperature. Therefore, a 5% increase in temperature results in a 22% increase in energy release.
Ein Deuterium- und ein Tritium-Atomkern verschmelzen zu einem Heliumkern unter Freisetzung eines schnellen Neutrons. Bei einer Kernfusion verschmelzen Atomkerne zu einem neuen Kern. Viele Kernreaktionen dieser Art setzen Energie frei. So stammt auch die von der Sonne abgestrahlte Energie aus Kernfusionsprozessen. Damit es zwischen zwei Atomkernen zur Fusionsreaktion kommt, müssen sie einander sehr nahekommen, auf ca. 2,5 Femtometer. Dem steht die Coulomb-Kraft entgegen (elektrische Abstoßung), die mit großem Energieaufwand (z.B. hoher Temperatur) überwunden werden muss. Die zu einer technischen Energiegewinnung geeigneten Fusionsreaktionen sind aus Untersuchungen mittels Teilchenbeschleunigern gut bekannt. Bei Beschleunigerexperimenten wird jedoch für den Gesamt-Betrieb der Apparatur viel mehr Energie aufgewendet, als die Reaktion dann freisetzt, weil die Begleitelemente und das Equipment zu viel Energie verbraucht. Die Elektromagneten, deren Steuerung und die Kühlvorrichtungen dafür, sind richtige Stromverschwender. Vor allem ist die Arbeits- und Energieeffizienz damit gar nicht gegeben. Ein riesiger Elektromagnet mit einer Masse von mehr als 12.000 Kg, der voll mit Energie versorgt wird und seine maximale Magnetfeld aufgebaut hat, verbraucht nahezu die gleiche Energie-Menge, unabhängig davon, ob er eine Gruppe von nur 4 oder einer Gruppe von zwei Milliarden von Ionen gleichzeitig beschleunigt. Ein Netto-Energiegewinn, also der Betrieb eines Kraftwerks, ist auf diese Weise nicht möglich.A deuterium and a tritium atomic nucleus fuse to form a helium nucleus, releasing a fast neutron. In nuclear fusion, atomic nuclei fuse to form a new nucleus. Many nuclear reactions of this type release energy. The energy radiated by the sun also comes from nuclear fusion processes. For a fusion reaction to occur between two atomic nuclei, they must come very close to each other, within approximately 2.5 femtometers. This is counteracted by the Coulomb force (electrical repulsion), which must be overcome with a great expenditure of energy (e.g., high temperature). Fusion reactions suitable for technical energy production are well known from studies using particle accelerators. However, in accelerator experiments, much more energy is expended for the overall operation of the apparatus than the reaction actually releases, because the accompanying elements and equipment consume too much energy. The electromagnets, their control systems, and the associated cooling devices are real energy wasters. Above all, labor and energy efficiency are not guaranteed. A giant electromagnet with a mass of more than 12,000 kg, fully energized and at its maximum magnetic field, consumes virtually the same amount of energy whether accelerating a group of just four or a group of two billion ions simultaneously. A net energy gain, i.e., the operation of a power plant, is not possible in this way.
Damit eine Kernfusion entsprechend der Einstein'schen Formel E = mc2 Materie in Energie umwandeln kann, muss die Masse der beiden fusionierenden Kerne zusammen größer sein als die Masse der entstehenden Kerne und Teilchen. Diese Massendifferenz wird in Energie umgewandelt. Besonders groß ist die Massendifferenz, wenn sich Helium-4 aus Isotopen des Wasserstoffs bildet. Bei diesen ist zudem die vor der Fusion zu überwindende elektrische Abstoßung am kleinsten, weil sie nur je eine einzige Elementarladung tragen. Als Fusionsbrennstoff ist deshalb ein Gemisch aus gleichen Anteilen Deuterium (D) und Tritium (T) vorgesehen:
- Eine weitere Methode, um Energie aus dem Kernfusion frei zusetzen ist die Fusion mit magnetischem Plasmaeinschluss. Die bisher aussichtsreichsten Konzepte für Fusionsreaktoren sehen vor, ein Deuterium-Tritium-Plasma in einem ringförmigen Magnetfeld einzuschließen und auf hinreichende Temperatur zu erhitzen. Um auf diese Weise einen Netto-Energiegewinn zu erreichen, muss das Plasmavolumen ausreichend groß sein. Um den Prozess in Gang zu bringen, werden in das viele Kubikmeter große, gut evakuierte Reaktionsgefäß einige Gramm eines Deuterium-Tritium-Gasgemischs (1:1) eingelassen. Die Gasdichte entspricht dann einem Fein- bis Hochvakuum. Das Gas wird durch Aufheizen in den Plasmazustand gebracht und weiter erhitzt. Das Plasma übt nach Erreichen der Zieltemperatur - im innersten Bereich des Plasmas rund 150 Millionen Kelvin - einen Druck von lediglich einigen Bar aus. Gegen diesen Druck muss das Magnetfeld die Teilchen zusammenhalten. Eine Berührung mit der Gefäßwand muss verhindert werden, da das Plasma sonst sofort auskühlen würde.
- Another method for releasing energy from nuclear fusion is fusion with magnetic plasma confinement. The most promising concepts for fusion reactors to date involve confining a deuterium-tritium plasma in a ring-shaped magnetic field and heating it to a sufficient temperature. To achieve a net energy gain in this way, the plasma volume must be sufficiently large. To initiate the process, a few grams of a deuterium-tritium gas mixture (1:1) are introduced into the well-evacuated reaction vessel, which is several cubic meters in size. The gas density then corresponds to a medium to high vacuum. The gas is heated to the plasma state and further heated. Once the target temperature is reached—around 150 million Kelvin in the innermost region of the plasma—the plasma exerts a pressure of only a few bars. The magnetic field must hold the particles together against this pressure. Contact with the vessel wall must be prevented, as otherwise the plasma would cool immediately.
Bei einer Temperatur von ca. 150 Mio. Kelvin und einer Teilchendichte von ca. 102°/ m3 erfolgen Fusionsreaktionen. Die dadurch frei werdende Energie verteilt sich als Bewegungsenergie im Verhältnis 1:4 auf die gebildeten Alphateilchen (He-4-Kerne) und freien Neutronen (Quelle:
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). Die Energie der Alphateilchen verteilt sich weiter durch Stöße im Plasma und trägt zu seiner weiteren Heizung bei. Bei genügender Kernreaktionsrate (Anzahl der Reaktionen pro Zeitintervall) kann diese Energie ausreichen, um die Plasmatemperatur ohne weitere äußere Heizung aufrechtzuerhalten: Das Plasma hat dann „gezündet“ und „brennt“ von selbst. Dies tritt ein, wenn bei gegebener Temperatur das Tripelprodukt aus Teilchendichte, Temperatur und einer durch die unvermeidlichen Wärmeverluste bestimmten Zeitkonstanten, der Energieeinschlusszeit, gemäß dem Lawson-Kriterium einen bestimmten Mindestwert übersteigt.https://pure.mpg.de/rest/items/item_2482728/component/file_2482739/content
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). The energy of the alpha particles is further distributed through collisions in the plasma and contributes to its further heating. If the nuclear reaction rate (number of reactions per time interval) is sufficient, this energy can be sufficient to maintain the plasma temperature without further external heating: the plasma has then "ignited" and "burns" on its own. This occurs when, at a given temperature, the triple product of particle density, temperature and a time constant determined by the unavoidable heat losses, the energy confinement time, exceeds a certain minimum value according to the Lawson criterion.https://pure.mpg.de/rest/items/item_2482728/component/file_2482739/content
Für einen energie-liefernden Reaktor muss dieser Punkt allerdings nicht erreicht werden. Auch bei etwas niedrigeren Temperaturen und ständiger Zusatzheizung laufen genügend Fusionsreaktionen ab (sog. Fusion mit Netto-Energiegewinn ohne Erreichen des Lawson-Kriteriums). Die Zusatzheizung bietet sogar eine willkommene Möglichkeit (zusätzlich zur Brennstoffnachfüllung), die Reaktionsrate, also die Reaktorleistung, zu steuern. Der erreichte Plasmazustand muss dauerhaft aufrechterhalten werden, indem neuer Brennstoff entsprechend dem Verbrauch nachgefüllt und das entstandene Helium - das Resultat der Fusion, die „Asche“ - abgeführt wird. Die freigesetzten Neutronen verlassen das Plasma; ihre Bewegungsenergie, vier Fünftel der Fusionsenergie, steht für die Nutzung zur Verfügung.However, this point need not be reached for an energy-producing reactor. Even at somewhat lower temperatures and constant auxiliary heating, sufficient fusion reactions occur (so-called fusion with net energy gain without reaching the Lawson criterion). The auxiliary heating even offers a welcome opportunity (in addition to fuel refilling) to control the reaction rate, i.e., the reactor power. The achieved plasma state must be permanently maintained by adding new fuel as needed and removing the resulting helium—the result of fusion, the "ash." The released neutrons leave the plasma; their kinetic energy, four-fifths of the fusion energy, is available for use.
Ein Energiegewinn wurde bisher nur ganz kurzfristig bei Versuchen an JET und TFTR (Princeton, USA) erreicht, aber in den vielen sonstigen Experimenten noch nicht, denn die Plasmagefäße der existierenden Versuchsanlagen sind dafür zu klein, wodurch das Plasma zu stark auskühlt. In dem deshalb größeren Tokamak ITER soll mit ständiger Zusatzheizung eine dauerhaft „brennende“ Fusion realisiert werden. Auch spätere Anlagen wie DEMO wird man voraussichtlich eher so auslegen, dass eine schwache Zusatzheizung von beispielsweise wenigen Prozent der Fusionsleistung nötig bleibt, um eine zusätzliche Möglichkeit zur Steuerung zu behalten.So far, energy gains have only been achieved for a very short time in experiments at JET and TFTR (Princeton, USA), but not in many other experiments. The plasma vessels of the existing experimental facilities are too small, causing the plasma to cool too much. In the larger ITER tokamak, a permanently "burning" fusion process is planned with continuous auxiliary heating. Even later facilities such as DEMO will likely be designed in such a way that a weak auxiliary heating of, say, a few percent of the fusion power remains necessary to maintain an additional control option.
Durch Erhöhung von Dichte und Temperatur steigt die durch Fusionsreaktionen produzierte Leistung an. Ein Aufschaukeln auf zu hohe Temperaturen ist jedoch nicht möglich, da auch der Energieverlust des Plasmas durch Transportprozesse mit der Temperatur ansteigt.Increasing density and temperature increases the power produced by fusion reactions. However, escalating to excessively high temperatures is not possible, as the energy loss of the plasma through transport processes also increases with temperature.
Für das Aufheizen des Plasmas auf über 100 Mio. Kelvin wurden verschiedene Methoden entwickelt. Alle Teilchen im Plasma bewegen sich der jeweiligen Temperatur entsprechend mit sehr hoher Geschwindigkeit (Deuteriumkerne bei 100 Mio. Kelvin haben eine mittlere Geschwindigkeit von etwa 1000 km/s). Die Heizleistung erhöht die Temperatur und kompensiert die Verluste durch hauptsächlich turbulenten und neoklassischen (durch Stöße der Teilchen untereinander hervorgerufen) Transport sowie durch Bremsstrahlung. Eine Möglichkeit das Plasma aufzuheizen ist das elektrisches Aufheizen: Das Plasma ist ein elektrischer Leiter und kann mittels eines induzierten elektrischen Stroms aufgeheizt werden. Dabei wird das Plasma zu einer Sekundärspule eines Transformators. Allerdings steigt die Leitfähigkeit des Plasmas mit steigender Temperatur, so dass der elektrische Widerstand ab etwa 20-30 Millionen Kelvin bzw. 2 keV nicht mehr ausreicht, das Plasma stärker zu erhitzen. Bei den Tokamak-Reaktoren wird zum elektrischen Heizen der Strom durch den zentralen Solenoid kontinuierlich erhöht.Various methods have been developed for heating the plasma to temperatures above 100 million Kelvin. All particles in the plasma move at very high speeds, depending on the respective temperature (deuterium nuclei at 100 million Kelvin have an average speed of about 1000 km/s). The heating power increases the temperature and compensates for losses due primarily to turbulent and neoclassical transport (caused by collisions between particles), as well as bremsstrahlung. One possibility for heating the plasma is electrical heating: Plasma is an electrical conductor and can be heated using an induced electric current. In this process, the plasma becomes a secondary coil of a transformer. However, the conductivity of the plasma increases with rising temperature, so that above about 20-30 million Kelvin or 2 keV, the electrical resistance is no longer sufficient to heat the plasma much more. In tokamak reactors, the current through the central solenoid is continuously increased for electrical heating.
In vielen Reaktoren werden Mikrowellen eingesetzt, um die Ionen und Elektronen im Plasma auf ihren Resonanzfrequenzen anzuregen und somit Energie in das Plasma zu übertragen. Diese Methoden des Aufheizens werden Ion Cyclotron Resonance Heating (ICRH), Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH) und Lower Hybrid Resonance Heating (LHRH) genannt.Many reactors use microwaves to excite the ions and electrons in the plasma at their resonant frequencies, thus transferring energy into the plasma. These heating methods are called Ion Cyclotron Resonance Heating (ICRH), Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH), and Lower Hybrid Resonance Heating (LHRH).
Das Heizen des Plasmas kann auch durch Neutralteilchen-Einschuss erreicht werden. Beim Einschießen schneller neutraler Atome in das Plasma (neutral beam injection, - NBI) wird die kinetische Energie dieser Atome, die im Plasma sofort ionisiert werden, durch Zusammenstöße auf das Plasma übertragen, wodurch sich dieses aufheizt.Heating the plasma can also be achieved by neutral beam injection (NBI). When fast neutral atoms are injected into the plasma (neutral beam injection, NBI), the kinetic energy of these atoms, which are immediately ionized in the plasma, is transferred to the plasma through collisions, causing it to heat up.
Eine weitere Plasma-Heizmethode ist die magnetische Kompression. Das Plasma kann wie ein Gas durch schnelles (adiabatisches) Zusammenpressen erwärmt werden. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Methode ist, dass zugleich die Plasmadichte erhöht wird. Nur von Magnetspulen mit veränderbarer Stromstärke erzeugte Magnetfelder sind geeignet, das Plasma zusammen zu pressen.Another plasma heating method is magnetic compression. The plasma can be heated like a gas by rapid (adiabatic) compression. An additional advantage of this method is that it simultaneously increases the plasma density. Only magnetic fields generated by magnetic coils with variable current are suitable for compressing the plasma.
Das Magnetfeld muss das Plasma gegen seinen Druck zusammenhalten, damit es nicht die Gefäßwand berührt, weil sonst die Fusionsvorgänge abrupt unterbrochen werden. Beide Konzepte für den magnetischen Einschluss, Tokamak und Stellarator, nutzen dazu ein torusförmiges, verdrilltes Magnetfeld. Tokamaks erzeugen die Verdrillung des Feldes durch Induzieren eines elektrischen Stroms im Plasma, Stellaratoren bewerkstelligen dies durch eine besondere, komplizierte Formung ihrer Magnetspulen.The magnetic field must hold the plasma together against its pressure so that it doesn't touch the vessel wall, otherwise the fusion processes would be abruptly interrupted. Both concepts for magnetic confinement, the tokamak and the stellarator, use a toroidal, twisted magnetic field. Tokamaks generate the twisted field by inducing an electric current in the plasma, while stellarators achieve this through a special, complex shape of their magnetic coils.
Das Magnetfeld wird mit großen Spulen erzeugt. Deren Form und Anordnung bestimmen die Form des Plasmas; die Stromstärke in den Spulen bestimmt die Stärke des Magnetfeldes und damit die mögliche Größe des Plasmas, der Teilchendichte und des Drucks. In einem Reaktor (oder in Experimenten, in denen das Plasma länger eingeschlossen ist) müssen die Spulen supraleitend sein: Der in normalleitenden Spulen fließende Strom produziert Wärme aufgrund des zu überwindenden elektrischen Widerstandes. Solche Spulen könnten bei längerer Betriebsdauer nicht mehr effektiv gekühlt werden, wodurch die Temperatur anstiege und die Spule zerstört würde. Supraleitende Spulen dagegen haben keinen Widerstand, weshalb in ihnen der Strom auch keine Wärme produziert, die abgeführt werden muss.The magnetic field is generated using large coils. Their shape and arrangement determine the shape of the plasma; the current in the coils determines the strength of the magnetic field and thus the potential size of the plasma, the particle density, and the pressure. In a reactor (or in experiments where the plasma is confined for a longer period of time), the coils must be superconducting: The current flowing through normally conducting coils generates heat due to the electrical resistance that must be overcome. Such coils could no longer be effectively cooled over extended periods of operation, causing the temperature to rise and the coil to be destroyed. Superconducting coils, on the other hand, have no resistance, which is why the current in them does not generate any heat that needs to be dissipated.
Ein am Forschungszentrum Karlsruhe entwickelter Generator, ein so genanntes Gyrotron, kann das Plasma eines künftigen Fusionskraftwerks auf 100 Millionen Grad Celsius erhitzen. Diese Temperatur muss man in einem Tokamak-Reaktor erreichen, um Wasserstoffisotope zu Helium zu verschmelzen und so die Energiequelle der Sonne technisch nutzbar zu machen. Im Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik des Forschungszentrums ist ein Mikrowellengenerator entwickelt worden, der eine Ausgangsleistung von 3 Megawatt liefert.A generator developed at the Karlsruhe Research Center, a so-called gyrotron, can heat the plasma of a future fusion power plant to 100 million degrees Celsius. This temperature must be reached in a tokamak reactor to fuse hydrogen isotopes into helium and thus harness the sun's energy source for technical purposes. The Research Center's Institute for High-Power Pulsed and Microwave Technology has developed a microwave generator that delivers an output power of 3 megawatts.
Auf dem so genannten Tokamak-Prinzip beruhen das europäische Fusionsexperiment JET und das internationale Projekt ITER. Auf dem Stellarator-Prinzip, das auf europäischer Ebene vor allem vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Garching vorangetrieben wird, beruht das in Greifswald befindliche Fusionsexperiment WENDELSTEIN 7-X. Der Vorteil eines Stellarators besteht darin, dass die Energieerzeugung zumindest einige dutzend Minuten lang kontinuierlich erfolgen kann, während beim Tokamak regelmäßig kurze Betriebsunterbrechungen erforderlich sind. Dieser Vorteil wird durch eine kompliziertere Geometrie des einschließenden Magnetfelds erreicht.The European fusion experiment JET and the international ITER project are based on the so-called tokamak principle. The WENDELSTEIN 7-X fusion experiment in Greifswald is based on the stellarator principle, which is being driven forward at the European level primarily by the Max Planck Institute for Plasma Physics in Garching. The advantage of a stellarator is that energy generation can occur continuously for at least several dozen minutes, whereas a tokamak requires regular short interruptions in operation. This advantage is achieved through a more complex geometry of the confining magnetic field.
In diesen beiden Konzepten benötigt man eine leistungsfähige Heizungsanlage, um in dem Plasma die notwendigen Temperaturen von 110 Millionen Grad Celsius zu erzeugen. Bei diesen Temperaturen kann das Plasma „zünden“ und die Verschmelzung von Wasserstoffisotopen zu Helium, beginnen. Die Anheizphase kann ca. 60 bis 100 Sekunden betragen.In both of these concepts, a powerful heating system is required to generate the necessary temperatures of 110 million degrees Celsius in the plasma. At these temperatures, the plasma can "ignite" and the fusion of hydrogen isotopes into helium can begin. The heating phase can last approximately 60 to 100 seconds.
Der Tokamak ist das am weitesten fortgeschrittene und international mit ITER verfolgte Konzept. Er hat jedoch, zumindest in seiner ursprünglichen Betriebsweise mit einem rein induktiv erzeugten Plasmastrom, den Nachteil, dass der Betrieb nicht kontinuierlich, sondern nur gepulst möglich ist, das heißt mit regelmäßigen kurzen Unterbrechungen.The tokamak is the most advanced concept, and is being pursued internationally with ITER. However, at least in its original mode of operation with a purely inductively generated plasma flow, it has the disadvantage that it cannot operate continuously, but only in pulsed mode, i.e., with regular short interruptions.
Als Brennstoff für die Fusionsreaktoren wird Deuterium und / oder Tritium eingesetzt. Vereinzelte Reaktoren verwenden auch Bor-Isotope dafür. Während Deuterium im Wasser der Erde in geradezu unerschöpflichen Mengen (2,5 · 1013 t) vorhanden ist, kann Tritium in den für einen Fusionsreaktor nötigen Mengen praktisch nur durch „Erbrüten“ aus Lithium-6 in der Anlage selbst erzeugt werden.Deuterium and/or tritium are used as fuel for fusion reactors. Some reactors also use boron isotopes. While deuterium is present in Earth's water in virtually inexhaustible quantities (2.5 1013 t), tritium in the quantities required for a fusion reactor can practically only be produced by "breeding" it from lithium-6 in the plant itself.
Das irdische Vorkommen von Lithium wird auf mehr als 29 Mio t geschätzt. Zum Tritiumbrüten dient nur das mit einem natürlichen Anteil von 7,5 % vorkommende Isotop 6Li. Aus diesem anteiligen Vorrat von rund 2 Mio t an Lithium-6 sind nach der obigen Formel theoretisch rund 1 Mio t Tritium gewinnbar. In der Praxis soll angereichertes Lithium mit einem Gehalt an Lithium-6 von 30 - 60 % verwendet werden. Das technisch nutzbare Lithiumvorkommen reicht also rechnerisch aus, um den Energiebedarf der Menschheit für Tausende von Jahren zu decken.The earth's lithium reserves are estimated at more than 29 million t. Only the isotope 6Li, which naturally occurs at 7.5%, is used for tritium breeding. From this proportionate reserve of approximately 2 million t of lithium-6, approximately 1 million t of tritium can theoretically be extracted according to the above formula. In practice, enriched lithium with a lithium-6 content of 30-60% is to be used. The technically usable lithium reserves is therefore mathematically sufficient to cover the energy needs of humanity for thousands of years.
Einer Verknappung durch den Lithiumbedarf anderer Industriezweige steht entgegen, dass bei diesen die Isotopenzusammensetzung keine Rolle spielt und für sie somit über 90 % des Lithiums verfügbar bleiben. Selbst bei einem Szenario mit stark steigender Lithium-Nachfrage durch massiven Ausbau der Elektromobilität kommt es bis 2050 lediglich zur Erschöpfung derjenigen Lithium-Ressourcen, die zu heutigen Lithium-Preisen und Technologien abbaubar sind.A shortage due to lithium demand from other industries is counteracted by the fact that the isotopic composition plays no role for these industries, meaning that more than 90% of the lithium remains available. Even in a scenario with sharply increasing lithium demand due to the massive expansion of electromobility, only those lithium resources that can be mined at current lithium prices and technologies will be depleted by 2050.
Tritium ist radioaktiv mit einer Halbwertszeit von 12,32 Jahren. Es emittiert allerdings nur Betastrahlung mit geringer Maximalenergie und ohne begleitende Gammastrahlung. Im Radioaktivitätsinventar eines Fusionsreaktors, der für einige Zeit in Betrieb gewesen ist, wird Tritium nur einen relativ kleinen Beitrag darstellen. Das zum Start von Fusionsreaktoren nötige Tritium könnte in konventionellen Kernspaltungsreaktoren problemlos gewonnen werden. Insbesondere fällt in Schwerwasserreaktoren Tritium in einer Menge von rund 1 kg pro 5 GWa erzeugter elektrischer Energie als Nebenprodukt an. Für den Dauerbetrieb von Fusionskraftwerken würden diese bisher einzigen verfügbaren Quellen jedoch bei weitem nicht genügend Tritium liefern, woraus sich die Notwendigkeit ergibt Tritium im Reaktor zu erbrüten. Ein Fusionskraftwerk mit 1 GW elektrischer Leistung würde jährlich etwa 225 kg Tritium benötigen.Tritium is radioactive with a half-life of 12.32 years. However, it only emits beta radiation with a low maximum energy and no accompanying gamma radiation. Tritium will only make a relatively small contribution to the radioactivity inventory of a fusion reactor that has been in operation for some time. The tritium required to start fusion reactors could easily be obtained in conventional nuclear fission reactors. In particular, heavy water reactors produce tritium as a byproduct in quantities of around 1 kg per 5 GWa of electrical energy generated. However, these currently only available sources would not provide nearly enough tritium for the continuous operation of fusion power plants, which makes it necessary to breed tritium in the reactor. A fusion power plant with 1 GW of electrical output would require approximately 225 kg of tritium annually.
Die heute weltweit größten Anlagen nach dem Tokamak-Prinzip sind der Joint Eruopean
Parallel zum Tokamak, der Energie in langen Pulsen freisetzt, wird die „Stellarator“-Linie weiterentwickelt, die einen kontinuierlichen Plasmabetrieb ermöglicht. Unter Leitung des Max-Plank-Instituts für Plasmaphysik wurde in Greifswald die Stellaratoranlage Wendelstein 7X errichtet. Diese Anlage weist eine sehr komplizierte Elektromagneten-Anordnung und Feld-Geometrie auf. Sie ist allerdings vielversprechend und der experimentale Betrieb, zeigt, dass sie funktioniert. Es sind einige Erfolgsmeldungen veröffentlicht worden.In parallel with the tokamak, which releases energy in long pulses, the "stellarator" line, which enables continuous plasma operation, is being further developed. The Wendelstein 7X stellarator facility was built in Greifswald under the leadership of the Max Planck Institute for Plasma Physics. This facility features a very complex electromagnet arrangement and field geometry. However, it is promising, and experimental operation shows that it works. Several success stories have been published.
Der Kernfusion liegt eine Reaktion zwischen zwei Wasserstoffisotopen, z.B. Deuterium und Tritium, zu Grunde: 2H + 3H = 4He2 + n. Bei dieser Reaktion wird, nach dem Gesetz für den Massendefekt von Albert Einstein, Energie frei. Um die Verschmelzung der Wasserstoffkerne zu Heliumkernen zu starten, wird das Wasserstoffgas auf eine Temperatur von über 100 Millionen Grad Celsius erhitzt werden (200 Mio. Grad wurden schon erreicht). Zum Vergleich: Die Sonne hat auf ihrer Oberfläche eine Temperatur von 5500 C und in ihrem Inneren ca. 15.000.000 C. Es entsteht dabei ein so genanntes Plasma, ein Gemisch aus freien Wasserstoffionen und freien Elektronen.Nuclear fusion is based on a reaction between two hydrogen isotopes, e.g., deuterium and tritium: 2H + 3H = 4He2 + n. According to Albert Einstein's law of mass defect, this reaction releases energy. To initiate the fusion of hydrogen nuclei into helium nuclei, the hydrogen gas must be heated to a temperature of over 100 million degrees Celsius (200 million degrees Celsius has already been reached). For comparison, the sun's surface temperature is 5500 °C and its interior is approximately 15,000,000 °C. This creates a so-called plasma, a mixture of free hydrogen ions and free electrons.
In einem Fusionsreaktor wird mit Plasmen in sehr kleinen Mengen gearbeitet, die aus nur 1g Wasserstoffionen besteht. Die thermische Energie des heißen 1g-Wasserstoffplasmas reicht aus, um 100 kg Stahl auf 2000°C zu heizen und zu schmelzen.A fusion reactor works with very small plasmas, consisting of only 1g of hydrogen ions. The thermal energy of the hot 1g hydrogen plasma is sufficient to heat and melt 100 kg of steel to 2000°C.
Um mit diesen hohen Temperaturen arbeiten zu können werden die Plasmen und ihre thermische Abstrahlung mit Magnetfeldern, deren Stärke das 100.000 fache des Erdmagnetfeldes übersteigen, im Vakuum eingefangen. Die extrem hohe Temperatur ist notwendig, um die sehr niedrige Ionendichte (ca. 10 hoch 14 Ionen / cm3) zu kompensieren.To operate at these high temperatures, the plasmas and their thermal radiation are trapped in a vacuum using magnetic fields 100,000 times stronger than the Earth's magnetic field. The extremely high temperature is necessary to compensate for the very low ion density (approximately 10 to the power of 14 ions/cm 3 ).
Bei den meisten Techniken treten energiereiche Neutronen auf. Da sie sich nicht durch Magneten auf eine definierte Bahn zwingen lassen, treffen sie auf das das Plasma umgebende Material und sind für dessen Verstrahlung verantwortlich. Sie werden aber dazu benutzt, um mit Lithium das meist benötigte Tritium herzustellen.Most techniques involve high-energy neutrons. Since they cannot be forced into a defined trajectory by magnets, they strike the material surrounding the plasma and cause its radiation. However, they are used to produce tritium, which is the most commonly used element, with lithium.
Prinzipiell kann man zwischen einigen Techniken der Kernfusion unterscheiden: Die Induzierte Trägheitsfusion, die Fusion mit magnetischem Einschluss, die kalte Kernfusion, die Gitter-Einschluss-Fusion, Projektil-Fusion und die Fusion aus der Teilchenbeschleunigertechnik.In principle, one can distinguish between several techniques of nuclear fusion: induced inertial fusion, magnetic confinement fusion, cold nuclear fusion, lattice confinement fusion, projectile fusion and fusion from particle accelerator technology.
Die Methode, um die Fusion mit magnetischem Einschluss zu erzeugen findet in vielen Fusionsreaktoren Anwendung und wird in geschlossenen Vakuumkammern ausgeführt. Das Gas, bestehend aus Wasserstoff, Deuterium oder Tritium oder Kombinationen dieser Stoffe, wird in dieser Kammer auf 50 bis 400 Millionen Grad erhitzt und liegt dann als Plasma vor, d.h. das Gas ist vollständig ionisiert. Durch Magnetfelder wird das Plasma auf eine Bahn gezwungen, die verhindert, dass das Plasma die Wand berührt. Eine Berührung würde das Plasma augenblicklich abkühlen und der Fusion wäre unterbrochen. Unter hoher Temperatur kommt es schließlich zum thermonuklearen Brennen.The method for generating fusion with magnetic confinement is used in many fusion reactors and is carried out in closed vacuum chambers. The gas, consisting of hydrogen, deuterium, or tritium, or combinations of these substances, is heated in this chamber to between 50 and 400 million degrees Celsius and then exists as a plasma, meaning the gas is fully ionized. Magnetic fields force the plasma into a path that prevents it from touching the wall. Contact would instantly cool the plasma, interrupting fusion. At high temperatures, thermonuclear burning ultimately occurs.
Allgemein ergeben sich beim magnetischen Einschluss folgende Probleme: Durch die Schwierigkeiten beim Plasma-Einschluss und durch Verunreinigungen kommt es zu Energieverlusten. Durch Neutronenbeschuss wird das Reaktormaterial radioaktiv. Die extremen Bedingungen führen zu hohe Materialermüdung und damit zu hohen Kosten. Große gespeicherte Energiemengen in den Magnetfeldern und radioaktives Inventar stellen ein Gefahrenpotential dar. Der hohe Energiebedarf beim Betrieb durch die benötigte Heizung und Magnete (ca. 300 MW, was der Verbrauch einer mittleren Großstadt entspricht) rechtfertigt nicht mal Wiederholungen von solchen Versuchen.In general, magnetic confinement presents the following problems: Energy losses due to the difficulties of plasma confinement and impurities. Neutron bombardment renders the reactor material radioactive. The extreme conditions lead to severe material fatigue and thus to high costs. Large amounts of energy stored in the magnetic fields and radioactive inventory pose a potential hazard. The high energy consumption during operation due to the required heating and magnets (approximately 300 MW, equivalent to the consumption of a medium-sized city) does not even justify repeating such experiments.
Beim Magnetischen Einschluss gilt es noch, mindestens drei Reaktortypen zu unterscheiden: Stelleratoren, Tokamak und Spiegelmaschinen.When it comes to magnetic confinement, it is still necessary to distinguish at least three types of reactors: stellerators, tokamaks and mirror machines.
- Stelleratoren- Stellerators
Hier ist das Reaktorgefäß ähnlich wie beim Tokamak eine ringförmige Röhre, also ein Torus. Das Plasma fließt hier im Kreis, wobei es durch geeignete Magnetfelder in sich verwunden wird, um Abstrahlungsverluste zu minimieren. Diese zusätzlichen Magnetfelder verkomplizieren die Technik des Reaktors. Auch erreicht man derzeit nicht den gewünschten Einschlussgrad, was dem Produkt aus Druck mal Zeit entspricht. Der Stellerator ist aber für die Konstruktion eines energieliefernden Reaktors dadurch sehr interessant, da er sich zum kontinuierlichen Betrieb eignet.Here, the reactor vessel is a ring-shaped tube, similar to a tokamak. The plasma flows in a circle, twisted by suitable magnetic fields to minimize radiation losses. These additional magnetic fields complicate the reactor's technology. Furthermore, the desired degree of confinement, which corresponds to the product of pressure times time, is currently not achieved. However, the stellerator is very interesting for the design of an energy-producing reactor because it is suitable for continuous operation.
- Tokamak- Tokamak
Tokamak ist eine Abkürzung für die Russische Bezeichnung von Toroidkammer im Magnetfeld. Beim Tokamak handelt es sich um einen Torus, in dem das Plasma im Kreis fließt. Über äußere Spulen wird ähnlich wie bei einem Transformator ein Strom im Plasma induziert. Durch diesen Strom werden die Abstrahlungsverluste minimiert, so dass kein Magnetfeld für die Verwindung des Plasmas notwendig wird. Zusätzlich stellt der Strom im Plasma eine Heizmethode dar. Mit den Tokamaks ist man den Bedingungen für selbsterhaltendes thermonukleares Brennen bisher am nächsten gekommen, was vielleicht aber auch daran liegt, dass hier die intensivsten Forschungen getätigt werden. Als Hauptnachteil des Tokamak ist zu nennen, dass er sich nicht für einen kontinuierlichen Betrieb eignet, sondern regelmäßig wieder neu mit Plasma aufgeladen werden muss, was auch eine extreme Belastung der Anlage ausmacht.Tokamak is an abbreviation for the Russian term for toroidal chamber in a magnetic field. A tokamak is a torus in which the plasma flows in a circle. A current is induced in the plasma via external coils, similar to a transformer. This current minimizes radiation losses, so that no magnetic field is needed to twist the plasma. In addition, the current in the plasma represents a heating method. Tokamaks have so far come closest to the conditions for self-sustaining thermonuclear burning, which may also be due to the fact that the most intensive research is being conducted here. The main disadvantage of the tokamak is that it is not suitable for continuous operation and must be regularly recharged with plasma, which also places an extreme strain on the facility.
- Spiegelmaschinen- Mirror machines
Das Reaktorgefäß bildet eine gerade Röhre. An den Enden wird das Plasma durch entsprechende Magnetfelder in seiner Flussrichtung reflektiert. Bei der Reflexion an dem Ende kommt es zu erhöhten Energieverlusten.The reactor vessel forms a straight tube. At the ends, the plasma is reflected in its flow direction by corresponding magnetic fields. Reflection at the ends results in increased energy losses.
Es gibt aber auch zahlreiche weitere Techniken, um Kern-Fusion zu betreiben.But there are also numerous other techniques for nuclear fusion.
- MIGMA-Konzept- MIGMA concept
Bei dem MIGMA-Verfahren werden aus einem Teilchenbeschleuniger Teilchen (z.B. Deuteronen und Trionen) wiederholt zur Kollision gebracht und verschmelzen. Es ist mit diesem Konzept auch eine Fusion zwischen Protonen und dem Bor-11 Isotops möglich. Es entstehen vier energiereiche Alphateilchen (4He2+). Das Besondere an diesem Ansatz ist, dass kein radioaktives und toxisches Tritium benötigt wird und keine Neutronen entstehen, welche für die unerwünschte Radioaktivität verantwortlich sind. Hauptproblem bei dieser Technik sind laut KfK die Energieverluste der Teilchen durch die entstehende Synchrotronstrahlung. Leider wird diese von einigen Physikern für genial gehaltene Technik weltweit ignoriert. Es werden zur Weiterentwicklung trotz ansehnlicher Anfangserfolge in den 70 Jahren nicht genügend Fördermittel zur Verfügung gestellt. Grund hierfür könnte sein, dass bei dieser Reaktion keine energiereichen Neutronen entstehen, die zu dem sehr interessanten Nebenprodukt, dem spaltbaren Material, führen.In the MIGMA process, particles (e.g., deuterons and trions) from a particle accelerator are repeatedly collided and fused. This concept also enables fusion between protons and the boron-11 isotope. Four high-energy alpha particles (4He2+) are created. The special feature of this approach is that no radioactive and toxic tritium is required, and no neutrons are produced, which are responsible for unwanted radioactivity. According to the KfK, the main problem with this technology is the energy loss of the particles due to the resulting synchrotron radiation. Unfortunately, this technology, considered ingenious by some physicists, is ignored worldwide. Despite considerable initial successes over the past 70 years, insufficient funding has been made available for further development. The reason for this could be that this reaction does not produce high-energy neutrons, which lead to the very interesting byproduct: fissile material.
- Induzierte Trägheitsfusion- Induced inertial fusion
Ein Gemisch aus Deuterium und Tritium wird von einer kleinen kugelförmigen Hülle umgeben. Diese 1mm großen Kügelchen (Pellets) werden im Vakuum mit einem Hochenergielaser oder einem Leicht- oder Schwerionenstrahl beschossen. Bei der so herbeigeführten Implosion wird das Wasserstoffgemisch auf ein fünfzigstel seines Volumens komprimiert. Die extreme Erhitzung lässt das fusionierende Plasma entstehen. Durch Simulationen ließ sich ermitteln, dass der thermonukleare Energieausstoß typischerweise das Hundertfache der Laserenergie beträgt.A mixture of deuterium and tritium is surrounded by a small spherical shell. These 1mm-sized pellets are bombarded in a vacuum with a high-energy laser or a light or heavy ion beam. The resulting implosion compresses the hydrogen mixture to one-fiftieth of its volume. The extreme heating creates the fusing plasma. Simulations have shown that the thermonuclear energy output is typically one hundred times the laser energy.
Hauptproblem ist die Konstruktion der benötigten kurzwelligen Hochenergielaser bzw. Beschleuniger. Des Weiteren entstehen auch hier hochenergetische Neutronen. Die Konstruktion eines energiegewinnenden Reaktors, der z.B. zehn Pellets pro Sekunde zünden würde, wäre denkbar.The main problem is the construction of the required short-wave, high-energy lasers or accelerators. Furthermore, high-energy neutrons are also generated here. The construction of an energy-generating reactor that could ignite, for example, ten pellets per second is conceivable.
- Kalte Kernfusion (oder Low Energy Fusion)- Cold nuclear fusion (or low energy fusion)
Die Reaktion wurde aus theoretischen Überlegungen schon in den vierziger Jahren von
Mit der kalten Fusion haben sich auch die
Bei der Kernfusion besteht bis jetzt die große technische Herausforderung, die zu überwinden ist, nämlich die Energiebilanz. Leider wird mehr Energie benötigt, um die Reaktion ablaufen zu lassen, als später Energie freigesetzt wird.The major technical challenge to overcome in nuclear fusion so far is the energy balance. Unfortunately, more energy is required to run the reaction than is subsequently released.
In Südfrankreich entsteht gerade der größte Fusionsreaktor der Welt, der ITER. Hier wird die Tokamak-Technologie angewendet. Die Inbetriebnahme soll ca. 2045 sein. Es ist ein gigantisches Bauvorhaben, das extrem teuer ist. Vor allem ist die Wirtschaftlichkeit fraglich. ITER wird nicht für Energie-Produktion eingesetzt und es ist auch kein Prototyp eines Fusionsreaktors. Er ist vielmehr ein experimentelles Vorhaben, der Kenntnisse für künftige Prototypen und serienmäßige Reaktoren liefern soll.The world's largest fusion reactor, ITER, is currently being built in southern France. It will use tokamak technology. Commissioning is scheduled for around 2045. It is a gigantic construction project that is extremely expensive. Above all, its economic viability is questionable. ITER will not be used for energy production, nor is it a prototype of a fusion reactor. Rather, it is an experimental project intended to provide knowledge for future prototypes and series-production reactors.
Es gibt vermehrt Überlegungen und zahlreiche experimentelle Versuche die Fusion mit deutlich weniger Energie anlaufen zu lassen. Die Befürworter bringen die Vorteile zum Vorschein: sichere, kleinere und stabilere Reaktoren. Solche Prozesse und Reaktoren werden oft Kalt-Fusion-Maschinen oder Kalt-Fusionsreaktoren genannt. Wie bereits beschrieben, werden dort werden spezielle Katalysatoren verwendet, die eine Fusion von Deuterium- und Tritium (beide Wasserstoff-Isotope) ermöglichen sollen. Allerdings trotz Bemühungen (und einige Fehlinterpretationen, wie das von Fleischmann und Pons) von weltweit engagierten Wissenschaftlern ist leider noch kein einziger wirklich funktionierender Reaktor zustande gekommen. Auch eine Reproduzierung der Ergebnisse ist nicht erfolgreich absolviert worden. Das Problem liegt leider in den theoretischen Ansätzen und in den Ausführungs-Methoden. Trotz manchmal beachtlichen Leistung und tollen katalytischen Effekten der Katalysatoren, es ist nicht so einfach die notwendige Anlauf-Energie zu umgehen, die eine Kernfusion braucht. Trotzdem auch die Kaltfusion mit dem richtigen Equipment und eine exakte Einstellung der Komponenten könnten funktionieren. Allerdings es sind dafür andere Stoffe und eine komplett andere Konstruktion notwendig, als die bisher in Versuchsanlagen verwendet wurden.There are increasing considerations and numerous experimental attempts to start fusion with significantly less energy. Proponents point to the advantages: safer, smaller, and more stable reactors. Such processes and reactors are often called cold fusion machines or cold fusion reactors. As already described, they use special catalysts that are intended to enable the fusion of deuterium and tritium (both hydrogen isotopes). However, despite the efforts (and some misinterpretations, such as those of Fleischmann and Pons) of dedicated scientists around the world, not a single truly functioning reactor has yet been built. Reproducing the results has also not been successfully achieved. The problem unfortunately lies in the theoretical approaches and implementation methods. Despite sometimes remarkable performance and the great catalytic effects of the catalysts, it is not so easy to avoid the necessary start-up energy required for nuclear fusion. Nevertheless, cold fusion could also work with the right equipment and precise adjustment of the components. However, this requires different materials and a completely different construction than those previously used in test facilities.
Bekannt sind auch zahlreiche Versuche, mit Hilfe von Ultraschall in eine Flüssigkeit (z.B. Wasser oder Aceton) Sono-Lumineszenz zu erzeugen. Diese Prozesse sind schon aus Anfang des 20-ten Jahrhunderts bekannt. Mit Ultraschall kann man tatsächlich Kavitationsblasen in Flüssigkeit erzeugen, die dann recht schnell kollabieren und dabei Lichtblitze senden. Diese Lichtblitze können direkt beobachtet werden oder durch Hochgeschwindigkeitskameras aufgenommen werden. Die ca. 0,2mm großen Blasen kollabieren dabei mit einer Geschwindigkeit von ca. 30m/s. Es gibt zahlreiche Behauptungen, durch solche Verfahren eine Art Sono-Fusion erzeugen zu können. Leider es gibt dafür keinen wissenschaftlichen Belegen.There have also been numerous attempts to generate sonoluminescence in a liquid (e.g., water or acetone) using ultrasound. These processes have been known since the early 20th century. Ultrasound can actually create cavitation bubbles in liquid, which then collapse quite quickly, emitting flashes of light. These flashes of light can be observed directly or recorded by high-speed cameras. The approximately 0.2 mm-sized bubbles collapse at a speed of approximately 30 m/s. There are numerous claims that such processes can produce a type of sonofusion. Unfortunately, there is no scientific evidence for this.
Einen Fusions-Reaktor zu bauen, der in kontrollierte Form arbeitet und mehr Energie liefert, als er verbraucht, ist heutzutage eine wichtige Aufgabe der Wissenschaftler und Forscher.Building a fusion reactor that operates in a controlled manner and produces more energy than it consumes is an important task for scientists and researchers today.
Auch US-NAVY macht Versuche in der Richtung. Ein zwar ziemlich utopisches und abstrakt formuliertes Patent, in dem so gut wie nichts erklärt wurde, das im Jahr 2019 von deren Wissenschaftlern erschienen ist, zeigt, dass sie an der Sache interessiert sind. Allerdings liefert das Patent-Dokument noch keine Hinweise, wie man einen solchen funktionierenden Fusions-Reaktor bauen kann, genau wie die anderen Veröffentlichungen, wie der Antigravitations-Antrieb, der mit dem Fusions-Reaktor gekoppelt werden soll, der ebenso abstrakt und schemenhaft formuliert ist, wodurch vielmehr der Eindruck entsteht, die Verfasser dort, ohne diese Technologie wirklich verstanden zu haben, ein Versuch unternommen haben, eine fremdartige, außerirdische Technologie kopieren und rechtlich schützen zu wollen, anhand einer bruchartigen, mangelhaften Interaktivitätsversuch mit einem Wesen, das dies erklären hätte können, das leider schon diese Welt verlassen hat. Dennoch dürfte diese Arbeit schon bemerkenswert sein. Konkret geht es um eine Reihe von Patenten, die von dem Luftfahrtingenieur Dr. Salvatore C. P. eingereicht wurden, der für die „Naval Air Warfare Center Aircraft Division“ (NAWCAD), eine Technologie und Entwicklungseinheit der US-Navy, arbeitet und offenbar auf elektromagnetische Antriebe und der Erforschung von Supraleitern spezialisiert ist. Bei den veröffentlichten Patenten handelt es sich um Beschreibungen eines „Hochfrequenz Gravitationswellengenerators“ (
Um Fusions-Prozesse im Gang zu setzen, wurden vor Jahrzehnten Ideen gebracht, mit ultraschnellen Projektilen auf Targets zu schießen, die mit Deuterium und Tritium gefüllt sind. Seit einigen Jahren werden solche Projektile verwendet, die mit hoher Geschwindigkeit auf einem Target prallen. In letzten Jahren werden Versuche mit Kollision von Scheiben, die auf bis ca. 6km/s durch Gasdruck-Röhren oder Kanonen beschleunigt werden, die auf einem würfelförmigen Target mit ca. 1cm Kantenlänge, die drin jeweils zwei Kammer mit Deuterium und Tritium eingeschlossen aufweist, aufprallen. Ein Zusammenstoß komprimiert die Gase zu einem heißen Plasma, was die Atome teilweise zu fusionieren bringt. Bei den ersten Experimenten wurden ca. 50 Neutronen dabei pro Schuss erzeugt. Wenn man eine Optimierung der Form des Targets vornehmen würde und die Targets nicht mehr in Würfelform, sondern eine pyramidale Konstruktion mit 16 Kanten und Verhältnis von 1:1,24 verwendet, in denen man eine 4-Kammer-Konstruktion mit paarweise 103°-Anordnung einbaut, kann die Neutronen-Emission deutlich gesteigert werden.To initiate fusion processes, ideas were put forward decades ago to fire ultrafast projectiles at targets filled with deuterium and tritium. Such projectiles, which impact a target at high speed, have been used for several years. In recent years, experiments have involved collisions between discs accelerated to speeds of up to approximately 6 km/s through gas-pressure tubes or cannons. These discs impact a cube-shaped target with an edge length of approximately 1 cm, each containing two chambers containing deuterium and tritium. The collision compresses the gases into a hot plasma, which partially fuses the atoms. In the first experiments, approximately 50 neutrons were generated per shot. If the shape of the target were to be optimized and the targets would no longer be cube-shaped, but rather a pyramidal construction with 16 edges and a ratio of 1:1.24, in which a 4-chamber construction with a pairwise 103° arrangement would be installed, the neutron emission could be significantly increased.
Aus dem Stand der Technik wird leider keine Lösung für einen Fusionsreaktor präsentiert, die eine positive Energie-Bilanz liefern soll.Unfortunately, the current state of the art does not present a solution for a fusion reactor that would provide a positive energy balance.
Das Lawrence Livermore National Laboratory hat vor kurzem einige Erfolgsmeldungen veröffentlicht. Bei den Experimenten wurde - wie in der Forschung üblich - nur die Energiebilanz des Plasmas selbst angegeben. Dabei wird nicht berücksichtigt, wie viel Strom zum Beispiel in die Laser geflossen ist, also die Gesamtbilanz. Für eine künftige Stromerzeugung ist entscheidend, dass die Gesamtbilanz der Fusion positiv ist. Bei bisherigen Fusions-Reaktoren ist leider die Gesamtbilanz noch lange nicht positiv.The Lawrence Livermore National Laboratory recently published several success stories. As is common practice in research, the experiments only reported the energy balance of the plasma itself. This does not take into account the amount of electricity flowing into the lasers, for example, i.e., the overall balance. For future power generation, it is crucial that the overall balance of fusion is positive. Unfortunately, in current fusion reactors, the overall balance is still far from positive.
Beim NIF-Experiment hatten die 200 Laser eine kleine Brennstoffkammer, die winzige Mengen Wasserstoff enthielt, auf mehr als drei Millionen Grad erhitzt. Angaben zufolge benötigte die Anlage 300 Megajoule Energie, um zwei Megajoule Laserenergie zu liefern, die drei Megajoule Fusionsausbeute erzeugten. Dass insgesamt erst einmal mehrere hundert Megajoule an Energie ins System gesteckt werden mussten, ist also der Haken an der Erfolgsmeldung. Zur Stromgewinnung müsste man mindestens das Zweifache der komplett investierten Energiemenge erzeugen. Hinzu kommt, dass das Lawrence Livermore National Laboratory solche Versuche prinzipiell etwa einmal pro Tag erzielen. Ein Fusionskraftwerk, um genug Strom zu erzeugen, müsste das zehnmal pro Sekunde tun. Berechnungen würden darauf hinweisen, dass es mit einem Lasersystem im größeren Maßstab möglich ist, eine Ausbeute von Hunderten Megajoule zu erzielen. Allerdings solche Laser existieren noch gar nicht und der Energieverbrauch dabei bleibt relativ hoch.In the NIF experiment, the 200 lasers heated a small fuel chamber containing tiny amounts of hydrogen to more than three million degrees Celsius. The facility reportedly required 300 megajoules of energy to power two megajoules of lasers. to deliver energy that produced a fusion yield of three megajoules. The fact that several hundred megajoules of energy had to be put into the system first is the catch to this success. To generate electricity, at least twice the total amount of energy invested would be required. In addition, the Lawrence Livermore National Laboratory can generally conduct such experiments about once a day. A fusion power plant would have to do this ten times per second to generate enough electricity. Calculations would indicate that with a larger-scale laser system, it is possible to achieve a yield of hundreds of megajoules. However, such lasers do not yet exist, and their energy consumption remains relatively high.
Das Patent
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass um kleine Mengen Flüssigkeit zu beschleunigen, verschiedene Verfahren angewendet werden können. Eine davon ist auch die Elektrospray-Ionisationsmethode. Hier wird eine Sonde und elektrostatische Ladung für die Beschleunigung verwendet. Die Sonde befindet sich in der Mitte zwischen den zwei Turboheizern, die in einem 45-Grad Winkel auf beiden Seiten der Sonde angeordnet sind. Die Kombination aus Spray und erhitztem Trockengas aus den Turboheizern wird in einem 90-Grad-Winkel auf die Öffnung der Curtain-Platte gesprüht. Nur Verbindungen, die in dem flüssigen Lösungsmittel ionisieren, können in der Ionenquelle als Gasphasenionen erzeugt werden. Die Effizienz und die Geschwindigkeit der Ionen Erzeugung hängt von den Solvatationsenergien der spezifischen Ionen ab. Ionen mit niedrigen Solvatationsenergien verdampfen wahrscheinlicher leichter als Ionen mit höheren Solvatationsenergien. Das Zusammenwirken von IonSpray Voltage (Analyst-Software), IonSpray Voltage Floating (Analyst TF-Software) oder Spray voltage (SCIEX OS) und den Turboheizern helfen dabei, den Strahl zu bündeln, und erhöhen die Rate der Tropfenverdampfung, was zu einem stärkeren Ionensignal führt. Das erhitzte Gas erhöht die Effizienz der Ionenverdampfung, wodurch die Empfindlichkeit erhöht und die Fähigkeit verbessert wird, größere Volumenströme von flüssigen Proben zu bearbeiten. Ein Hochgeschwindigkeitsstrom aus Zerstäubergas schiebt Tröpfchen aus dem flüssigen Probenfluss in den Einlass der IonSpray Voltage oder Spray voltage. Durch die variable hohe Spannung, die am Zerstäuber angelegt ist, gibt die Ionenquelle eine Nettoladung an jeden Tropfen ab. Diese Ladung unterstützt die Tröpfchendispersion. Ionen mit einfacher Polarität werden durch die hohe Spannung bevorzugt in die Tröpfchen gezogen, wenn sie vom flüssigen Strom getrennt werden. Dennoch ist diese Trennung unvollständig und jedes Tröpfchen enthält noch viele Ionen beider Polaritäten. Ionen einer Polarität sind in jedem Tröpfchen vorherrschend und die Differenz zwischen der Anzahl der positiv oder negativ geladenen Ionen ergibt die Nettoladung. Nur die überschüssigen Ionen der vorherrschenden Polarität stehen für die Ionenverdampfung zur Verfügung und nur ein Bruchteil davon verdampft tatsächlich. Tröpfchen enthalten Ionen beider Polaritäten, wobei eine Polarität überwiegt. Wenn das Lösungsmittel verdampft, nimmt das elektrische Feld zu und die Ionen bewegen sich an die Oberfläche. Bei einem gewissen kritischen Feldwert werden die Ionen von den Tröpfchen abgegeben. Ein nichtflüchtiger Rückstand bleibt als trockenes Teilchen zurück. Wenn das Tröpfchen überschüssige Ionen enthält und genügend Lösungsmittel aus dem Tröpfchen verdampft, wird ein kritisches Feld erreicht, an dem Ionen von der Oberfläche emittiert werden. Schließlich wird das gesamte Lösungsmittel aus dem Tröpfchen verdampft und es bleibt ein trockenes Teilchen aus nichtflüchtigen Bestandteilen der Probenlösung übrig.It is known from the prior art that various methods can be used to accelerate small amounts of liquid. One of these is the electrospray ionization method. This method uses a probe and electrostatic charge for acceleration. The probe is located centrally between two turbo heaters arranged at a 45-degree angle on either side of the probe. The combination of spray and heated dry gas from the turbo heaters is sprayed at a 90-degree angle onto the opening of the curtain plate. Only compounds that ionize in the liquid solvent can be generated as gas-phase ions in the ion source. The efficiency and rate of ion generation depend on the solvation energies of the specific ions. Ions with low solvation energies are more likely to evaporate more easily than ions with higher solvation energies. The interaction of IonSpray Voltage (Analyst software), IonSpray Voltage Floating (Analyst TF software), or Spray voltage (SCIEX OS) and the turbo heaters helps focus the beam and increase the rate of droplet evaporation, resulting in a stronger ion signal. The heated gas increases the efficiency of ion evaporation, increasing sensitivity and improving the ability to handle larger volume flows of liquid samples. A high-velocity stream of nebulizer gas pushes droplets from the liquid sample flow into the inlet of the IonSpray Voltage or Spray voltage. Due to the variable high voltage applied to the nebulizer, the ion source imparts a net charge to each droplet. This charge promotes droplet dispersion. Ions of single polarity are preferentially drawn into the droplets by the high voltage when they are separated from the liquid stream. However, this separation is incomplete, and each droplet still contains many ions of both polarities. Ions of one polarity predominate in each droplet, and the difference between the number of positively and negatively charged ions determines the net charge. Only excess ions of the predominant polarity are available for ion evaporation, and only a fraction of these actually evaporate. Droplets contain ions of both polarities, with one polarity predominating. As the solvent evaporates, the electric field increases, and the ions move to the surface. At a certain critical field value, the ions are released from the droplets, leaving a non-volatile residue as a dry particle. When the droplet contains excess ions and enough solvent evaporates from the droplet, a critical field is reached at which ions are emitted from the surface. Eventually, all of the solvent is evaporated from the droplet, leaving a dry particle composed of non-volatile components of the sample solution.
Trotz intensiver Forschung und zahlreiche Experimente, ist es leider noch nicht gelungen, eine positive Energie-Gesamt-Bilanz durch Kernfusion zu erzielen. Das liegt nicht unbedingt am Fusions-Prozess selbst, sondern vielmehr an die mit dem Kern-Reaktor verbundenen technischen Komponenten, die zusätzlich Energie verbrauchen und somit den Gesamt-Bilanz schwächen. Von vielen Wissenschaftlern, wird die Laser-Trägheitsfusion als vielversprechend angesehen. Einem Team des Lawrence Livermore National Laboratory ist es nach eigenen Angaben gelungen, bei einem Laser-Fusionsexperiment mehr Energie zu gewinnen, als zuvor hineingesteckt wurde. Die Fusionsreaktion habe 3,15 Megajoule Energie produziert, während die Laser 2,05 Megajoule Energie in das Target mit dem Brennstoff gepumpt haben. Dabei sind rund vier Prozent des Fusions-Brennstoffes verbraucht worden. Allerdings hat die gesamte Anlage (unter anderen die Lasergeräte und die Begleitkomponenten) eine fast hundertfache an Energie verbraucht, was die Gesamtbilanz komplett zunichte gemacht hat. Während der Vorstellung der Ergebnisse bezifferte das Forscherteam die vom Laser für die Zündung der Fusion aufgenommene Energiemenge mit rund 300 Megajoule (MJ). Die Energie des Laserlichts habe 2,05 MJ betragen, bei der Fusion wurden rund 3,15 MJ freigesetzt, was einen Energiegewinn von 153% beim Einsatz von 100% bedeuten würde. Das sind aber die reine Energie-Verhältnisse zwischen Laserenergie und der Fusions-Energie-Ertrag. Dabei hat die Anlage komplett für diesen Vorgang 300MJ verbraucht! Somit standen zum Schluss leider nur 1% „Energiegewinn“ dem 99% Energieverlust gegenüber.Despite intensive research and numerous experiments, it has unfortunately not yet been possible to achieve a positive overall energy balance through nuclear fusion. This is not necessarily due to the fusion process itself, but rather to the technical components associated with the nuclear reactor, which consume additional energy and thus weaken the overall balance. Many scientists consider laser inertial fusion to be a much more A team from the Lawrence Livermore National Laboratory claims to have succeeded in extracting more energy from a laser fusion experiment than was previously put in. The fusion reaction produced 3.15 megajoules of energy, while the laser pumped 2.05 megajoules of energy into the target containing the fuel. This consumed around four percent of the fusion fuel. However, the entire facility (including the laser devices and accompanying components) consumed almost 100 times more energy, which completely negated the overall balance. During the presentation of the results, the research team estimated the amount of energy absorbed by the laser to ignite the fusion at around 300 megajoules (MJ). The energy of the laser light was 2.05 MJ, while around 3.15 MJ was released during the fusion, which would represent an energy gain of 153% if the experiment were used at 100%. But these are the pure energy ratios between laser energy and fusion energy yield. The entire process consumed 300 MJ! Thus, unfortunately, in the end, only 1% "energy gain" was offset by a 99% energy loss.
Der in den Patentansprüchen 1 bis 203 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde einen kompakten und weit skalierbaren Kernfusions-Reaktor zu schaffen, der in der Lage ist, Kernfusion-Prozesse auszuführen.The invention specified in patent claims 1 to 203 is based on the problem of creating a compact and widely scalable nuclear fusion reactor that is capable of carrying out nuclear fusion processes.
Dieses Problem wird mit den in den Patentansprüchen 1 bis 203 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved by the features listed in patent claims 1 to 203.
Mit der Erfindung wird eine kostengünstige Lösung auch für Mobilitäts-Zwecke erreicht.The invention provides a cost-effective solution for mobility purposes.
Vorteile dieses Reaktors sind:
- - er bietet eine einzigartige Methode, um Kernfusions-Energie freizusetzen,
- - er kann sehr kompakt und klein gebaut werden, daher auch für Fahrzeuge geeignet,
- - kostengünstige Bauart,
- - fast unendliche Energiequelle,
- - sichere Arbeitsweise.
- - it offers a unique method to release nuclear fusion energy,
- - it can be built very compact and small, therefore also suitable for vehicles,
- - cost-effective design,
- - almost infinite source of energy,
- - safe working practices.
Ausführungsbeispiele werden anhand der
Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel des Fusion-Reaktors mit Fluidstrahlen-Formation auf einer gemeinsamen / geraden Linie, -
2 eine Variante mit den leicht abgewinkelten Achsen der beiden Fluidstrahl-Formationen, -
3 die Ein-Hochdruckkammer-Konstruktion des Reaktors mit blitzartig pulsierende Druck-Werte, -
4 die Zwei-Hochdruckkammer-Konstruktion, -
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei die Abgabe der Mikrotröpfe punkt- oder strich-linienförmig in Gesamt-Gestalt eines sehr dünnen Fluidstrahls erfolgt, -
6 ein Ausführungsbeispiel mit zusätzlich einem Elektronen-Strahlen-Geber (Elektronenquelle), der einen Elektronenstrahl direkt auf dem Kollisionspunkt richtet, -
7 eine weitere Ausführung dieses Reaktors mit zusätzlich zu Wasserstoff-Isotopen, auch das Element Bor für die Fusion verwendet wird, -
8 die Laserstrahlenquellen für eine zusätzliche Beschleunigung der Mikro-Tropfen, -
9 ein Ausführungsbeispiel, bei der die Piezoelemente jeweils in den Hochdruckkammern, die hohl-zylinderförmig in einem Block aus einer massiven Bauweise bestehen, eingebaut sind, -
10 eine Hochdruckkammer mit einem Innen-Durchmesser von 12mm und einer Länge von 2mm, in der ein Piezoelement direkt gegenüber der Düse drin in die Kammer in dem Fluid eingetaucht, eingebaut ist, -
11 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Piezoelemente in Form einer Scheibe und Abgewinkelte Bewegungs-Achsen der Mikro-Tröpfen, -
12 ein Ausführungsbeispiel, wobei zusätzlich ein elektrischer Beschleuniger, der durch elektrische Entladung die beiden Mikro-Tropfen-Strahlen gegeneinander beschleunigt, eingebaut ist, -
13 ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei die Mikrotropfen lediglich einen Bruchteil eines Pikoliters oder höchstens ein paar Pikoliter groß sind, -
14 ein Ausführungsbeispiel mit einander kreuzenden Fluidstrahlen-Formationen, -
15 die Vorrichtung mit zwei Ring-Elektroden versehen, die jeweils unter Hochspannung aus zwei getrennten Spannungsquellen stehen, -
16 einen Fusionsreaktor mit Spannungskollektoren für direkte EnergieAbgabe für Endverbraucher, -
17 einen Reaktor, in dem das Fluid aus Wasser (oder schwerem Wasser) besteht, -
18 eine Anregung der Flüssigkeit selbst, die eine Volumenzunahme durch Orientierung der Wasser- oder Deuterium-Oxyd-Moleküle durch elektrische Felder, erfährt, -
19 und 20 zeigen eine Orientierung der Wassermoleküle, die durch stark gebündelte Mikrowellenstrahlung aus Mikrowellen-Quellen und genaue SchwingPhasen-Anordnung erfolgt, -
21 ein Ausführungsbeispiel, wobei die Hochdruckkammern je ein so kleines Innenvolumen haben, dass sie lediglich jeweils einen Mikro-Tropfen aufnehmen können, -
22 ein Ausführungsbeispiel, bei dem Elektromagneten oder starke Dauermagneten verwendet werden, um die Wassermoleküle einheitlich anzuordnen und zu orientieren, -
23 einen Fusionsreaktor mit Kapillar-Hochdruckkammer, -
24 die Anordnung der Moleküle beim Drehen auf dem elektrischen Feld, das durch Mikrowellen generiert wird, -
25 die Ausführungen mit elektrostatische Felder und Mikrowellenstrahlung in Längsachse der Kapillar-Hochdruckkammern, -
26 ein Ausführungsbeispiel, wobei D2O auf 11,2°C gekühlt für Fusionszwecke verwendet wird, -
27 die Orientierung der D2O Moleküle im elektrischen Feld unmittelbar vor der Kollision der Mikro-Tröpfen, -
28 die Ausführung mit dem elektrostatischen Lauf-Feld, -
29 eine Ausführung, wobei eine einzige Hochdruckkammer und ein Mikrowellenstrahler als Fluidbeschleuniger durch Anregung der Dipol-Moleküle und eine daraus resultierende Fluid-Volumenzunahme benutzt wird, -
30 ein Ausführungsbeispiel mit einem Femto-Laser, -
31 die Entstehung der beiden Fusionspunkte, -
32 die Fließ-Sperr-Funktion durch Mikro-Tesla-Ventile, -
33 die Verwendung von Laserquellen für eine Mikro-Ausdehnung der Flüssigkeit in die Hochdruckkammer oder außerhalb, -
34 eine Konstruktion, bei der die Distanz zwischen den Düsen variabel gestaltet werden kann, -
35 eine weitere Konstruktion, bei der der Kollisions-Winkel der auf einander fliegenden Mikro-Tropfen variabel gestaltet werden kann, -
36 die Bildung der Stehwellen in den Kammern, -
37 ein Ausführungsbeispiel mit Block-Einheiten, -
38 eine Variante mit in Kugeln eingebauten Kapillar-Hochdruckkammern, -
39 ,40 und 41 weitere Ausführungsbeispiele des Reaktors, wobei die Abschuss-Röhre (Kapillar-Hochdruckkammer) jeweils in massiven Kugeln oder Vollzylindern mittig eingebaut sind, -
42 die Darstellung der Beschleunigung-Vorgang der fusionsfähigen Dipol-Moleküle, -
43 die zusätzliche Beschleunigung der Mikro-Tropfen durch elektrische Felder, -
44 eine weitere Ausführungsmöglichkeit des Reaktors mit zwei Kapillar-Hochdruckkammer mit je einer Länge von 50mm und perpendikular zu Längsachsen-Anordnung der Hochdruck-Kapillare abgegebene Mikrowellen -
45 eine Ausführung mit zwei kreuzende Mikro-Tropfen-Formationen, die unter einem Winkel (geringfügig kleinerals 180°) einander kreuzen und ein zusätzliches, - elektrisches Beschleunigungs-System für die Mikro-Tropfen,
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46 und 47 die abwechselnden Stromentladungen mit sehr hohe Repetitionsrate und dabei die elektrisch beschleunigten Mikrotropfen, -
48 eine Ausführung, wobei Mikro-Spiegel-Chips für die Ablenkung der Mikrowellen auf das fusionsfähige Fluid verwendet werden, -
49 eine Ausführung mit einer Laserstrahlen-Quelle, deren Laserstrahlen eine Dipol-Molekül-Drehung bewirken, -
50 ein Ausführungsbeispiel, wobei die stark gebündelte Mikrowellenstrahlung nicht perpendikular, sondern etwas schräg auf die Kapillar-Hochdruckkammer trifft und die Dipol-Moleküle zu synchronen Rotation bringt, -
51 eine Möglichkeit, wobei statt elektrische Felder, die Magnetfelder eine synchrone Dipol-Molekülen-Orientierung bewirken, -
52 die spiralförmig gebauten Kapillar-Hochdruckkammer, -
53 die Konusförmigen Kapillar-Hochdruckkammer, -
54 ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei nur einer Kapillar-Hochdruckkammer eingebaut ist und mit Mikro-Tropfen auf einer stehenden Masse aus fusionsfähigem Fluid geschossen wird, -
55 eine weitere Ausführung, wobei hier die Mikro-Tropfen aus der Kapillar-Hochdruckkammer auf frei fallenden Flüssig-Tropfen schießen, -
56 eine Ausführung, bei der ein quer zu der Schuss-Linie der Mikro-Tropfen abgegebener Dauer-Flüssigkeitsstrahl, durch beschleunigte Mikro-Tropfen beschossen wird, -
57 eine Variante, bei der die Targets aus Eiskügelchen bestehen, die aus einem fusionsfähigen Material bestehen, -
58 eine Variante, bei der die Beschleunigung und Generierung der Mikro-Tropfen durch Rotation der Dipol-Moleküle, zusätzlich durch synchrone Schwingungen des Materials der Hochdruckkapillar-Kammern begleitet wird, -
59 ein Ausführungsbeispiel, wobei die Schwingungserzeugung der Material-Konstruktion der Hochdruck-Kapillarkammer durch externe Hilfsmittel, wie Ultraschall-Quellen unterstützt wird. -
60 eine Variante, die eine oder mehrere zusätzliche Kammer aufweist, die die Materialkonstruktion durch eigene Schwingungen stabilisieren, -
61 eine Variante, bei der reines Wasser als „Antriebselement“ für die Beschleunigung anderer Atome (z.B. Bor-Atome) und Kernfusionsvorgänge benutzt werden kann, -
62 eine Makrodarstellung des Mikrotropfens sowie deren „Ummantelung“ und „Kern“, -
63 ein Ausführungsbeispiel mit nur einer Kapillar-Hochdruckkammer und einen schnell fließenden Flüssigkeitsstrahl, -
64 ein Ausführungsbeispiel mit einem Femto-Laser-Gerät.
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1 an embodiment of the fusion reactor with fluid jet formation on a common / straight line, -
2 a variant with the slightly angled axes of the two fluid jet formations, -
3 the single-high-pressure chamber design of the reactor with lightning-like pulsating pressure values, -
4 the two-high-pressure chamber design, -
5 a further embodiment, wherein the microdroplets are emitted in dot-like or dashed lines in the overall form of a very thin fluid jet, -
6 an embodiment with an additional electron beam generator (electron source) that directs an electron beam directly onto the collision point, -
7 another version of this reactor with, in addition to hydrogen isotopes, the element boron is also used for fusion, -
8 the laser beam sources for additional acceleration of the micro-droplets, -
9 an embodiment in which the piezo elements are each installed in the high-pressure chambers, which are hollow-cylindrical in a block of solid construction, -
10 a high-pressure chamber with an inner diameter of 12mm and a length of 2mm, in which a piezo element is installed directly opposite the nozzle and immersed in the fluid inside the chamber, -
11 another embodiment with piezo elements in the form of a disc and angled movement axes of the micro-droplets, -
12 an embodiment in which an electrical accelerator is additionally installed, which accelerates the two micro-droplet jets against each other by means of electrical discharge, -
13 another embodiment, wherein the microdroplets are only a fraction of a picoliter or at most a few picoliters in size, -
14 an embodiment with intersecting fluid jet formations, -
15 the device is provided with two ring electrodes, each of which is under high voltage from two separate voltage sources, -
16 a fusion reactor with voltage collectors for direct energy delivery to end users, -
17 a reactor in which the fluid consists of water (or heavy water), -
18 an excitation of the liquid itself, which causes an increase in volume by orientation of the Water or deuterium oxide molecules by electric fields, -
19 and20 show an orientation of the water molecules, which is achieved by highly focused microwave radiation from microwave sources and precise oscillation phase arrangement, -
21 an embodiment in which the high-pressure chambers each have such a small internal volume that they can only hold one micro-droplet each, -
22 an embodiment in which electromagnets or strong permanent magnets are used to arrange and orient the water molecules uniformly, -
23 a fusion reactor with a capillary high-pressure chamber, -
24 the arrangement of the molecules when rotating on the electric field generated by microwaves, -
25 the versions with electrostatic fields and microwave radiation in the longitudinal axis of the capillary high-pressure chambers, -
26 an embodiment in which D 2 O cooled to 11.2°C is used for fusion purposes, -
27 the orientation of the D 2 O molecules in the electric field immediately before the collision of the micro-droplets, -
28 the version with the electrostatic running field, -
29 an embodiment in which a single high-pressure chamber and a microwave emitter are used as a fluid accelerator by exciting the dipole molecules and a resulting fluid volume increase, -
30 an embodiment with a femto laser, -
31 the formation of the two fusion points, -
32 the flow-lock function through micro-Tesla valves, -
33 the use of laser sources for micro-expansion of the fluid into or outside the high-pressure chamber, -
34 a design in which the distance between the nozzles can be varied, -
35 another construction in which the collision angle of the micro-droplets flying towards each other can be varied, -
36 the formation of standing waves in the chambers, -
37 an embodiment with block units, -
38 a variant with capillary high-pressure chambers built into spheres, -
39 ,40 and41 further embodiments of the reactor, where the launch tube (capillary high-pressure chamber) is installed centrally in solid spheres or solid cylinders, -
42 the representation of the acceleration process of the fusion-capable dipole molecules, -
43 the additional acceleration of the micro-droplets by electric fields, -
44 Another design option for the reactor with two capillary high-pressure chambers, each with a length of 50 mm and microwaves emitted perpendicular to the longitudinal axis of the high-pressure capillary -
45 a design with two crossing micro-drop formations that cross each other at an angle (slightly less than 180°) and an additional, - electrical acceleration system for the micro-droplets,
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46 and47 the alternating current discharges with very high repetition rate and the electrically accelerated microdroplets, -
48 an embodiment in which micro-mirror chips are used to deflect the microwaves onto the fusible fluid, -
49 a version with a laser beam source whose laser beams cause a dipole molecule rotation, -
50 an embodiment in which the highly focused microwave radiation does not hit the capillary high-pressure chamber perpendicularly, but at a slight angle, causing the dipole molecules to rotate synchronously, -
51 a possibility where instead of electric fields, magnetic fields cause a synchronous dipole molecule orientation, -
52 the spiral-shaped capillary high-pressure chamber, -
53 the conical capillary high-pressure chamber, -
54 another embodiment, in which only one capillary high-pressure chamber is installed and micro-droplets are fired onto a standing mass of fusible fluid, -
55 another version, where the micro-droplets from the capillary high-pressure chamber shoot onto freely falling liquid drops, -
56 a design in which a continuous liquid jet emitted transversely to the line of fire of the micro-droplets is bombarded by accelerated micro-droplets, -
57 a variant in which the targets consist of ice spheres made of a fusion-capable material, -
58 a variant in which the acceleration and generation of the micro-droplets is accompanied by rotation of the dipole molecules, additionally by synchronous vibrations of the material of the high-pressure capillary chambers, -
59 an embodiment in which the vibration generation of the material construction of the high-pressure capillary chamber is supported by external aids, such as ultrasound sources. -
60 a variant that has one or more additional chambers that stabilize the material construction through their own vibrations, -
61 a variant in which pure water can be used as a “propulsion element” for the acceleration of other atoms (e.g. boron atoms) and nuclear fusion processes, -
62 a macro view of the microdroplet and its “shell” and “core”, -
63 an embodiment with only one capillary high-pressure chamber and a fast-flowing liquid jet, -
64 an embodiment with a femto laser device.
Bei der Erfindung wird die Kern-Fusion von fusionsfähigen Elementen durch extrem hohe kinetische erreicht.In the invention, the nuclear fusion of fusible elements is achieved through extremely high kinetics.
Tatsache ist, dass miteinander kollidierende Teilchen, Atome, Moleküle oder Gruppen / Formationen aus Molekülen, unter Umständen miteinander fusionieren können. Eine Vielzahl von leichten Elementen kann miteinander fusionieren und dabei sehr hohe Energie freisetzen. Um das zu erreichen, werden extrem hohe kinetische Energien benötigt. Kollisionen mit genug hoher kinetischer Energie kann Materie zu Kernfusion bezwingen. Die kollidierenden Massen können dabei in Pikogramm- (pg), Nanogramm-, Mikrogramm- oder sogar in Gramm-Bereich liegen. Es ist nur eine Auslegung der technischen Machbarkeit der Beschleunigungs-Vorrichtungen, die diese Materie zum Kollision bringen. Ionen sind am einfachsten zu beschleunigen, weil sie elektrisch geladen sind und durch elektrische Felder sehr stark beschleunigt werden können. Allerdings bringt eine Ionen-Beschleunigung auch einige Nachteile mit. Die miteinander kollidierenden Ionen sind gleich elektrisch geladen und je näher sie an einander kommen, desto intensiver wirken die elektrischen Abstoß-Kräfte. Deshalb sind die Ionenstrahlen auch relativ dünn besiedelt. Anders sieht es aus, wenn man elektrisch neutrale Teilchen zu Kollision gegeneinander sendet. Dies können größere Klumpen bilden. Um eine Kernfusion zu erreichen, müsste man diese Teilchen / Gruppen / Klumpen mit mindestens 50km/s gegeneinander senden. Obwohl solche Beschleunigungen aufwändig zu erreichen sind, es gibt dennoch eine Möglichkeit dies zu realisieren. Z.B. Projektil-Fusion beweist, dass auch Gramm-Bereich Massen gegen ein Target beschleunigt werden können. Vorteilhaft ist dabei die größere Anzahl der Teilchen, die gleichzeitig beschleunigt werden. Die werden in atomaren oder molekularen Form nicht einzeln, sondern in Gruppen, die aus Millionen oder Milliarden davon bestehen, zu Kollisionskurs gesendet. Dabei reichen die 50km/s aus, um eine Kernfusion zu bewirken. Selbstverständlich, dass dabei nur eine sehr geringe Anzahl der Atome miteinander Fusionieren, aber das reicht aus, um großartig Energie freizusetzen, auch weil eine hohe Repetitionsrate der Kollisionen pro Sekunde machbar ist.The fact is that colliding particles, atoms, molecules, or groups/formations of molecules, can, under certain circumstances, fuse. Many light elements can fuse together, releasing very high levels of energy. To achieve this, extremely high kinetic energies are required. Collisions with sufficiently high kinetic energy can force matter to undergo nuclear fusion. The colliding masses can be in the picogram (pg), nanogram, microgram, or even gram range. It is simply a matter of the technical feasibility of the acceleration devices that cause this matter to collide. Ions are the easiest to accelerate because they are electrically charged and can be accelerated very strongly by electric fields. However, ion acceleration also has some disadvantages. The colliding ions have the same electrical charge, and the closer they come to each other, the more intense the electrical repulsion forces become. This is why the ion beams are relatively sparsely populated. The situation is different when electrically neutral particles are sent to collide with each other. These can form larger clumps. To achieve nuclear fusion, these particles/groups/clumps would have to be sent against each other at a speed of at least 50 km/s. Although such accelerations are complex to achieve, there is still a way to do it. Projectile fusion, for example, proves that even masses in the gram range can be accelerated against a target. The advantage here is the larger number of particles that are accelerated at the same time. They are sent on a collision course in atomic or molecular form, not individually, but in groups consisting of millions or billions of them. 50 km/s is sufficient to cause nuclear fusion. Of course, only a very small number of atoms fuse with each other, but this is enough to release a huge amount of energy, also because a high repetition rate of collisions per second is feasible.
Eine Rotation von Dipol-Molekülen kann eine Massen-Beschleunigung bewirken. Molekül-Dipole und eine molekulare Beschleunigung eines Fluiden kann durch einige existierende Techniken erreicht werden. Eine Verwendung von IR-Femto-Lasern zur Rotation von Dipol-Molekülen ist ein vielversprechender Ansatz. Die Herausforderung, einen Tropfen auf 100-200 km/s zu beschleunigen, erfordert eine enorme Energiemenge und präzise Kontrolle.The rotation of dipole molecules can cause mass acceleration. Molecular dipoles and molecular acceleration of a fluid can be achieved using several existing techniques. Using IR femto-lasers to rotate dipole molecules is a promising approach. The challenge of accelerating a droplet to 100–200 km/s requires enormous energy and precise control.
Um einen Tropfen auf extrem hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen, könnten auch folgende Technologien hilfreich sein:
- - Hochintensitätslaser: Diese können genutzt werden, um durch die Erzeugung von Plasma auf der Oberfläche eines Tropfens extrem hohe Drücke zu erzeugen. Ein starker Laser oder ein Teilchenstrahl wird durch ein Gas geschossen, um ein Plasma zu erzeugen.
- - Elektromagnetische Beschleunigung: Technologien, die ähnlich wie Railguns oder Coilguns funktionieren, könnten theoretisch verwendet werden, um kleine Flüssigkeitsmengen auf hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen.
- - Plasma-Beschleuniger: Diese Technologie nutzt Plasmawellen, um Teilchen auf extrem hohe Geschwindigkeiten zu bringen und könnten für Flüssigkeiten angepasst werden. Der Laser oder der Teilchenstrahl erzeugt im Plasma eine dichte Welle von Elektronen, die als Plasmawelle bezeichnet wird, die die Moleküle eines Mikrotropfens vorschieben kann und deren als Antrieb für starke Beschleunigung dienen. Die Mikrotropfen werden dabei in Plasma-Welle mitgezogen bzw. vorgeschoben. Die Moleküle können dabei auf sehr hohe Geschwindigkeiten gebracht werden. Plasma-Beschleuniger sind in erster Linie für die Beschleunigung von geladenen Teilchen (z.B. Elektronen) konzipiert. Die direkte Anwendung auf Flüssigkeiten ist etwas komplexer, weil Flüssigkeiten aus neutralen Molekülen bestehen und nicht ohne weiteres in einem elektrischen oder magnetischen Feld beschleunigt werden können wie geladene Teilchen. Allerdings könnten theoretisch ähnliche Prinzipien genutzt werden, um Flüssigkeits-Mikrotropfen in einem Plasmaumfeld zu manipulieren oder zu beschleunigen, indem sie indirekt durch die erzeugten Druckwellen oder Schockwellen beeinflusst werden.
- - Zuletzt eine Ultraschnelle Strömungsmechanik: Fortschritte in der Strömungsmechanik könnten neue Wege eröffnen, um Flüssigkeiten effizient und schnell zu beschleunigen.
- - High-intensity lasers: These can be used to generate extremely high pressures by creating plasma on the surface of a droplet. A powerful laser or particle beam is fired through a gas to create a plasma.
- - Electromagnetic acceleration: Technologies that work similarly to railguns or coilguns could theoretically be used to accelerate small amounts of liquid to high speeds.
- - Plasma accelerators: This technology uses plasma waves to accelerate particles to extremely high speeds and could be adapted for liquids. The laser or particle beam creates a dense wave of electrons in the plasma, known as plasma. A plasma wave is a device that can propel the molecules of a microdroplet forward and serve as a propulsion system for strong acceleration. The microdroplets are pulled along or pushed forward in the plasma wave. The molecules can be accelerated to very high speeds. Plasma accelerators are primarily designed for the acceleration of charged particles (e.g. electrons). The direct application to liquids is somewhat more complex because liquids consist of neutral molecules and cannot be easily accelerated in an electric or magnetic field like charged particles. However, similar principles could theoretically be used to manipulate or accelerate liquid microdroplets in a plasma environment by indirectly influencing them through the generated pressure waves or shock waves.
- - Finally, ultrafast fluid mechanics: Advances in fluid mechanics could open up new ways to accelerate fluids efficiently and quickly.
Bei der Erfindung handelt es sich um einen Fusions-Reaktor 1, der als primäre Energie-Quelle konzipiert ist und für die Stromversorgung von Haushalten, Industrie, oder auch für mobile Zwecke, z.B. Fahrzeuge geeignet wäre. Für die Fusionsvorgänge werden hier Mikro-Tröpfe 2 aus fusionsfähigem, nicht komprimierbarem Material (Fluid / Flüssigkeit) stark beschleunigt und gegeneinander zu Kollision gebracht. Die gegen einander beschleunigten Mikro-Mengen in Form von Mikro-Tropfen aus nicht komprimierbaren Flüssigkeit sind hier extrem klein (ca. 100 Pikoliter) und werden durch Druckgeneratoren beschleunigt. Die Erzeugung einer Fluidstrahl-Formation, die aus Mikrotropfen oder Mikro-Mengen aus nicht komprimierbare, fusionsfähige Flüssigkeit besteht, die in einer oder mehreren Reihen in Strahlrichtung angeordnet sind (wie Perlenketten eingereiht), kann die Fusionsvorgänge weitgehend optimieren. Die Flüssigkeit muss nicht vollständig fusionsfähig sein. Es reicht aus, wenn fusionsfähige Elemente in deren Molekülen drin integriert oder vorhanden sind (z.B. Wasserstoffatome oder Deuterium / Tritium zusammen mit anderen chemischen Elementen, wie Sauerstoff etc. Es werden hier pro Sekunde einige hunderte bis hunderttausende Mikromengen / Mikrotropfen aus zwei gegeneinander gerichteten Düsen (3 und 4 oder Hochdruckammer-Öffnungen 84) erzeugt und zu einem Kollisionspunkt gegeneinander mit über 50km/s beschleunigt. Weil hier kein kontinuierlicher Fluidstrahl abgegeben wird, sondern lediglich Formationen aus portionierte Mikro-Mengen in Form von voneinander getrennte Mikro-Tropfen im Pikoliter-Volumen, ist die Beschleunigung etwas effektiver, als bei den Reaktoren mit Fluidstrahlen-Erzeugung. Die Belastung für die Konstruktion hält sich im Grenzen und auch das „Nachladen“ funktioniert hier optimaler. Weil die Masse der Mikro-Tropfen mit einem Volumen von ca. 100 Pikoliter, die aus Liquid-Deuterium besteht, ca. 16 Nanogramm beträgt, erfordert eine Beschleunigung dieser Mikromasse auf 50km/s eine Energie von 0,02J (ähnlich groß, wie z.B. bei Beschleunigen von 160g auf 0,5m/s erforderlich wäre), die auch mit einem nicht allzu großen Energie-Aufwand zu Verfügung gestellt werden kann.The invention relates to a
Das Anstreben, um Fusionsvorgänge zu realisieren, bevorzugt heutzutage die Fusionstechnik, bei der die Fusion von Deuterium-Atomen miteinander oder einem Mix aus Deuterium + Tritium-Atomen stattfindet. Dabei entsteht ein Helium-Kern, außerdem wird ein Neutron frei sowie große Mengen nutzbarer Energie. Alternativ, kann man auch Bor-Atome für die Kernfusion nutzen. Eine hier beschriebene Variante nutzt zusätzlich Bor-Atome, die mit Deuterium fusionieren sollen, allerdings ist bei der Verwendung von Bor, eine deutlich höhere kinetische Energie der Mikrotropfen, in denen zusätzlich zu Liquid-Deuterium auch Bor-Atome sich befinden, erforderlich (ca. 200km/s). Die Kernfusion liefert enorm viel Energie. Lediglich 1g Wasserstoff würde bei kompletter Kernfusion aller Atome darin, ca. 10.000 Liter Öl ersetzen (also 1:10.000.000). 1 Liter Öl liefert 11kWh Energie. Ein Gramm Brennstoff könnte somit in einem Kraftwerk 90 000 Kilowattstunden Energie erzeugen - die Verbrennungswärme von 11 Tonnen Kohle. Die Fusionsbrennstoffe sind sehr günstig und auf der Erde mehr oder weniger gleichmäßig verteilt. Das größte Problem bei Kernfusion, sind die Coulombs-Kräfte, die das Annähern der Ionen bis zu einer sehr kurzen Distanz, wobei die Nukleare Kräfte einwirken und die Nukleonen zusammen „geklebt“ werden, verhindern. Allerdings mit genug hoher kinetischer Energie ist diese Barriere auch zu durchdringen.The aim of achieving fusion processes currently favors fusion technology, in which deuterium atoms or a mix of deuterium and tritium atoms fuse. This creates a helium nucleus, releases a neutron, and releases large amounts of usable energy. Alternatively, boron atoms can also be used for nuclear fusion. One variant described here also uses boron atoms, which are intended to fuse with deuterium. However, the use of boron requires a significantly higher kinetic energy of the microdroplets, which contain boron atoms in addition to liquid deuterium (approx. 200 km/s). Nuclear fusion produces an enormous amount of energy. Just 1g of hydrogen would replace approximately 10,000 liters of oil (i.e., 1:10,000,000) if all atoms in it undergo complete nuclear fusion. 1 liter of oil produces 11 kWh of energy. One gram of fuel could thus generate 90,000 kilowatt-hours of energy in a power plant—the equivalent of the combustion heat of 11 tons of coal. Fusion fuels are very cheap and more or less evenly distributed across the Earth. The biggest problem with nuclear fusion is the Coulomb force, which prevents the ions from approaching within very short distances, where the nuclear forces act and "glue" the nucleons together. However, with sufficiently high kinetic energy, this barrier can be overcome.
Der Fusions-Reaktor der hier beschrieben wird, kann gezielt und somit mit etwas geringerem Energieaufwand, als bei Plasma-Reaktor-Typen die Coulombs-Kräfte überwinden, um die Kernfusion zu betreiben, weil hier mit dicht beieinander angeordnete Atomgruppen (von Pikogramm- bis Mikrogramm-Bereich) auf einander geschossen wird. Hinzu kommt, dass hier neutrale Atome oder gar unterschiedlich geladene Ionen auf einander schießen, sodass gerade im Kollisionspunkt zumindest im atomaren Bereich, noch keine elektrischen Abstoßkräfte vorhanden sind (im günstigen Fall entstehen sogar Anziehungskräfte). Das ändert sich aber, sobald die Kollision im Kern- / Protonen-Bereich vorstößt. Vorteile gegenüber Projektil-Trägheitsfusion-Technik sind hier gegeben, weil nicht Projektile, sondern Flüssigkeits-Strahlen-Formationen aus portionierte Mikro-Flüssigkeitsmengen oder Mikro-Tropfen gegeneinander geschossen werden, die beliebig viele in sehr kurzen Zeitabständen hintereinander generiert werden können. Die Erfindung hier weist auch ein Vorteil gegenüber Flüssigkeitsstrahl-Beschuss Fusions-Reaktoren auf, weil statt einem kontinuierlichen oder Impuls-Fluidstrahl aus flüssigem Deuterium und Tritium zu generieren, werden hier einzelne portionierte, voneinander getrennte Mikro-Mengen oder Mikro-Tropfen generiert werden, die gegeneinander losgeschickt werden. Der Kernreaktor, der Mikro-Tropfen statt Fluidstrahlen verwendet, ist etwas besser geeignet, um die Kernfusion zu betreiben, weil die Mikro-Tropfen deutlich höher beschleunigt werden können, ohne dabei eine Materialermüdung der Konstruktion des Reaktors in Kauf nehmen zu müssen. Hinzu kommt, dass die Resonanz-Schwingungen des Materials für die Optimierung der Konstruktions-Stabilität der Hochdruckkammer eingesetzt werden können. Mit einer Phasenumgekehrte, gegen Schwingamplituden der Hochdruck-Kammerwände gerichtete Schwingungen, die bei Druckgenerierung durch Rotation der Dipol-Moleküle erzeugt werden, kann man die Stabilität signifikant erhöhen.The fusion reactor described here can overcome the Coulomb forces in a targeted manner and thus with somewhat less energy expenditure than plasma reactors to drive nuclear fusion, because it involves closely spaced groups of atoms (from the picogram to microgram range) being fired at each other. In addition, neutral atoms or even differently charged ions are firing at each other, so that at the point of collision, at least at the atomic level, no electrical repulsion forces are present (in the best case, attractive forces even arise). This changes, however, as soon as the collision advances to the nuclear/proton range. Advantages over projectile inertial fusion technology exist here because it is not projectiles, but rather liquid-jet formations made up of portioned micro-quantities of liquid or micro-droplets that are fired at each other. Any number of which can be generated one after the other in very short time intervals. The invention here also has an advantage over liquid jet bombardment fusion reactors because instead of generating a continuous or pulsed fluid jet of liquid deuterium and tritium, individual, portioned, separate micro-quantities or micro-droplets are generated and fired against each other. The nuclear reactor that uses micro-droplets instead of fluid jets is somewhat better suited to nuclear fusion because the micro-droplets can be accelerated to significantly higher speeds without having to accept material fatigue of the reactor structure. In addition, the resonant vibrations of the material can be used to optimize the structural stability of the high-pressure chamber. With phase-inverted vibrations directed against the vibration amplitudes of the high-pressure chamber walls, which are generated during pressure generation by rotating the dipole molecules, the stability can be significantly increased.
Der Reaktor-Aufbau auf diese Technologie basierend, unterscheidet sich signifikant von Fluidstrahl-Kernfusions-Reaktoren, weil statt Fluidstrahlen, hier „Nano-Geschosse“, die gleichzeitig auch als Targets dienen, aus Mikro-Tropfen im Pikoliter-Grösse (ca. 100pl) gegeneinander mit einer von niedrig bis sehr hoch einstellbaren Repetitionsrate mit extrem hohen Geschwindigkeit gesendet werden. Weil hier statt Fluidstrahlen, extrem kleine, einzeln generierte Mikrotropfen, vergleichbar mit den Mikrotropfen aus Tintenstrahldruckern (allerdings viel schneller) gegen einander zum Kollisionspunkt gesendet werden, ist der Druck in die Hochdruckkammer großteils durch die Massenträgheit der massiven Wand in den Griff zu bekommen. Hinzu kommt ein wichtiger Faktor, der die Massenträgheit zum Schutz der Konstruktion nutzt: die Mikrotropfen-Generierung gibt dem Konstruktions-Material der Kammer etwas Zeit zum „Regenerieren“, bzw. es kommt zu Deformations-Schwingungen des Kammer-Materials, die bei der Generierung der nächsten Mikrotropfen eine positive Unterstützung bieten. Jede Masse hat eine Schwing-Resonanz, die abhängig von der Material-Konstruktion, der verwendeten Materie und der Masse der Konstruktion abhängig ist. Diese Resonanz-Frequenz kann hier konstruktiv benutzt werden, indem man die Schwingungs-Amplituden dafür nutzt, die Kräfte und Gegenkräfte bei der Mikrotropfen-Generierung in die Balance zu halten. Die Schwingungsresonanz der Hochdruck-Kammer kann mathematisch berechnet werden oder einfach empirisch ermittelt werden die spezifisch für jede Konstruktionsart ist. Werden die Mikrotropfen genau zu dem Zeitpunkt gestartet, wenn das Zusammenziehen der Konstruktion (nachdem diese bei der ersten Mikro-Tropfen Generierung geringfügig sich ausgedehnt hat) erfolgt, ist die Stabilität des Reaktors am höchsten. Man kann auch mit Hilfe von Ultraschallgeneratoren, Ultraschall- oder Schall-Schwingungen in die Reaktor-Konstruktion einleiten, die mit den Schwingphasen durch Mikro-Tropfen-Generierung synchronisiert sind, einleiten. Somit ist dieser Reaktor-Typ langlebiger, als die Kernfusions-Reaktoren, bei denen Fluidstrahlen zum Kollisionspunkt gesendet werden. Selbstverständlich ist die Kammer, in der die Kollision stattfindet, luftleer, bzw. evakuiert, oder es herrscht dort ein sehr niedriger Druck.The reactor design based on this technology differs significantly from fluid jet nuclear fusion reactors because, instead of fluid jets, "nano-projectiles" that also serve as targets are used. Micro-droplets in picoliter size (approx. 100 pl) are fired against each other at extremely high speeds with a repetition rate that can be adjusted from low to very high. Because, instead of fluid jets, extremely small, individually generated micro-droplets, comparable to the micro-droplets from inkjet printers (albeit much faster), are fired against each other to the collision point, the pressure in the high-pressure chamber can be largely controlled by the inertia of the solid wall. There is also an important factor that utilizes inertia to protect the structure: the micro-droplet generation gives the chamber's construction material some time to "regenerate," or deformation oscillations occur in the chamber material, which provide positive support for the generation of the next micro-droplets. Every mass has a vibrational resonance that depends on the material construction, the material used, and the mass of the construction. This resonance frequency can be used constructively by using the vibration amplitudes to balance the forces and counterforces during microdroplet generation. The vibrational resonance of the high-pressure chamber can be calculated mathematically or simply determined empirically, which is specific to each construction type. If the microdroplets are launched at the exact moment when the construction contracts (after it has expanded slightly during the first microdroplet generation), the stability of the reactor is at its highest. Ultrasonic generators can also be used to introduce ultrasonic or sonic vibrations into the reactor structure that are synchronized with the vibration phases generated by microdroplet generation. This makes this type of reactor more durable than nuclear fusion reactors, which use fluid jets to project fluids to the collision point. Of course, the chamber in which the collision takes place is either airless or evacuated, or there is a very low pressure there.
Die Fluidbeschleuniger, die hier verwendet werden, nutzen grundsätzlich zwei Prinzipe aus, um die Mikro-Tropfen zu beschleunigen: Eine Druckerzeugung mit Hilfe von elektrisch schnell verformbaren Materialen / Elementen, die die Flüssigkeit in die Hochdruckkammer verdrängen oder durch Anregung des Fluides / der Flüssigkeit selbst, sich schnell und sehr geringfügig auszudehnen. Die Vorrichtungen, die mit Fluidbeschleunigern ausgestattet sind, die eine interne Flüssigkeit-Anregung zum Volumenzunahme anstreben erzeugen die Druckkraft direkt in die Flüssigkeit drin durch eine simultane und gleiche Molekulare-Dipol-Vektor-Ausrichtung in der Flüssigkeit selbst zum ultraschnellen und geringfügigen Ausdehnen des gesamt-Volumens der Flüssigkeit. Bei den Ausführungen mit den Ausdehnelementen, befinden sich diese in die Flüssigkeit eingetaucht und generieren auf allen Seiten einen Druck-Impuls auf die Flüssigkeit für eine extrem kurze Zeit. Die Ausdehnung der Ausdehnelemente ist ebenso sehr geringfügig und wird elektrisch oder durch Elektromagnetfelde / Elektrostatische Felder oder durch Mikrowellen angeregt. Wir brauchen für unsere Zwecke eine Volumenzunahme eines 2ml-Gesamtvolumens der Flüssigkeit in die Hochdruckkammer oder in eine Kapillar-Hochdruckkammer um lediglich ca. 200pl, was eine Volumenvergrößerung von 0,00001% bedeutet. Bei 20ml Flüssigkeit in die Hochdruckammer drin, würde das Verhältnis sogar auf 0,000001% herabsenken. Diese Volumenvergrößerung muss allerdings sehr schnell, innerhalb von 0,01ns - 0,1ns erfolgen, was bei den unten beschriebenen Vorrichtungen und Methoden auch funktioniert. Die Konstruktion und das Material der Hochdruckkammer / Kapillar-Hochdruckkammer hält die Druckkraft, die durch eine innerhalb 0,01 - 0,1ns 0,00001% Volumenzunahme der Flüssigkeit drin erzeugt wird, einwandfrei stand. Nicht weil das Material der Hochdruckkammer- / Kapillar-Hochdruckkammer-Wände so stabil ist, sondern vielmehr durch die Massenträgheit der massiven Hochdruckkammer-Wände (einige cm bis dutzende cm dicken Wände). Die Volumenzunahme dauert nur 0,01 - 0,1ns und die Massenträgheit der Wände spielt dabei eine entscheidende Rolle für die Stabilität der Konstruktion. Es entstehen zwar Nano-Vibrationen innerhalb der Massenstruktur der Hochdruckkammerwände, allerdings werden sie durch die massive Bauweise und Massenträgheit der Konstruktion schnell absorbiert bzw. geglättet.The fluid accelerators used here essentially utilize two principles to accelerate the micro-droplets: pressure generation using electrically rapidly deformable materials/elements that displace the fluid into the high-pressure chamber, or by stimulating the fluid/liquid itself to expand quickly and very slightly. Devices equipped with fluid accelerators that aim for internal fluid stimulation to increase volume generate the pressure force directly within the fluid through a simultaneous and equal molecular dipole vector alignment within the fluid itself, resulting in an ultra-rapid and slight expansion of the fluid's total volume. In the versions with expansion elements, these are immersed in the fluid and generate a pressure pulse on all sides of the fluid for an extremely short time. The expansion of the expansion elements is also very slight and is stimulated electrically, by electromagnetic/electrostatic fields, or by microwaves. For our purposes, we need a volume increase of only approximately 200 pl of a 2 ml total volume of liquid in the high-pressure chamber or in a capillary high-pressure chamber, which corresponds to a volume increase of 0.00001%. With 20 ml of liquid in the high-pressure chamber, the ratio would even drop to 0.000001%. However, this volume increase must occur very quickly, within 0.01 ns - 0.1 ns, which also works with the devices and methods described below. The design and material of the high-pressure chamber/capillary high-pressure chamber perfectly withstands the pressure force generated by a 0.00001% volume increase of the liquid within 0.01 - 0.1 ns. This is not because the material of the high-pressure chamber/capillary high-pressure chamber walls is so stable, but rather due to the inertia of the massive high-pressure chamber walls (a few cm to dozens of cm thick). The volume increase takes only 0.01 - 0.1 ns, and the inertia of the walls plays a crucial role in the stability of the structure. Although nano-vibrations occur within the mass structure of the high-pressure chamber walls, they are suppressed by the massive The design and inertia of the structure are quickly absorbed or smoothed out.
Es ist bekannt, dass kinetische Energie, wenn sie hoch genug ist, eine Kernfusion zwischen zwei Atomen bewirken kann. Durch feine Messungen kann man feststellen, dass dieser Vorgang auch in der Natur manchmal vorkommt. Bei der Asteroiden-Kollision im Weltall, wenn diese mit hoher Geschwindigkeit aufeinander prallen, werden oft blitzartige Gamma-Emissionen erfasst. Die Gama-Strahlung ist ein sicheres Indiz, dass dort im Kollisionspunkt zwischen beiden Asteroiden eine Kernfusion oder manchmal auch nur eine Kernfission einer sehr geringen Masse direkt am Kollisionspunkt, stattgefunden hat. Die Emission dauert wirklich nur sehr kurz (ein paar Nanosekunden) und daher kann diese nur dann erfasst werden, wenn Mess-Geräte aus der Ferne drauf gerichtet sind. Auch die Krater von Meteoriten-Einschlägen auf Monde oder Himmelskörpern ohne Atmosphäre, sind manchmal geringfügig grösser, als diese alleine durch die kinetische Energie zustande gekommen wäre. Das bedeutet, dass beim Einschlag zusätzlich Kern-Energie, meistens durch Kernfusion der Wasserstoffatome des Wassers, das dort im Gestein gebunden ist, freigesetzt wurde. Die atomare Struktur und die Moleküle, die auf der Front-Fläche des Asteroiden sich befinden, die mit der Fläche des anderen zu Kollision kommt, wird bei einem Aufprall mit 40 - 100km/s zwangsweise eine Kernfusion eines sehr geringfügigen Anteils des dort befindlichen Materials auslösen, falls dort Wassermoleküle, Eis, im Gestein gebundener Wasserstoff oder Bor sich befinden soll. In den ersten Nanosekunden des Aufpralls kommt es zu Kernfusion von Wasserstoff, der direkt im Kollisionspunkt sich befindet. Je nach Größe der miteinander kollidierenden Asteroiden, kann auf einer Schicht, die ein paar Millimeter dick aus dem Oberflächen-Material des Asteroiden besteht, partial zu Fusion kommen. Wenn der Asteroid 1000m oder grösser ist, dann sind mit Sicherheit auch darunterliegenden Schichten, die bis einige dutzende cm in die Tiefe ausreichen, in den Kernfusions-Vorgängen involviert. Selbstverständlich, dass nicht die ganze Masse der Oberflächen-Schichten im Kollisionspunkt zu Fusion kommt, weil dort viel Material sich befindet, das nur schwer miteinander fusionieren kann und die kinetische Energie durch das Material der kollidierenden Brocken beim Impact schnell absorbiert wird, aber in Spuren ist dabei auch Material vorhanden, das dank der kinetischen Impact-Energie beider Asteroiden auch fusionieren kann. Der Energieanteil ist dabei sehr gering, verglichen mit der kinetischen Energie der Asteroiden, aber immerhin mit feinen Messgeräten registrierbar. Nahezu jede frontale oder Winkel-Kollision zwischen schnellen Asteroiden oder Meteoriten führt im Kollisionspunkt im geringen Masse auch zu Kern-Fusion / -Fission der Elemente, die auf der Oberfläche und geringfügig auch etwas tiefer im Aufprallpunkt sich befinden. Die frontalen Kollisionen der Meteoriten oder kompakten Gesteinsbrocken im All, die mit Dutzende km/s auf einander prallen, erzeugt dabei nicht nur ein sehr helles Blitzlicht, sondern auch UV-, und Gamma-Emission. Insbesondere die Gamma-Emission ist ein Indiz dafür, dass dabei Kernfusion stattgefunden hat. Zudem mit feinen Detektoren kann man nach einer Kollision zweier Gesteinsbrocken im All auch die Erzeugung und Freisetzung von Heliumkernen detektieren. Die Meteoriten, die in unsere Atmosphäre mit über 35km/s (oder deutlich schneller) eindringen, kollidieren unter anderen auch mit Wasser-Mikrotröpfen (bekannterweise aus Sauerstoff und Wasserstoff bestehend) und freien Wasserstoff-Atomen der Atmosphäre. Durch die enorm hohe kinetische Energie werden dabei einige der Atome zu Kernfusion gebracht. Es werden Mikro-Explosionen aus Kernfusions-Prozesse generiert, die destruktive Wirkung auf dem eintreffenden Gesteinsbrocken haben. Diese Mikro-Explosionen zersplittern blitzartig die Oberfläche und zerstören immer schneller die Struktur der Meteoriten, was im Endeffekt zusätzlich durch das rasche Eindringen der Luftströmung und Erhitzung durch Reibung und Luftkomprimierung im inneren Struktur auch zu deren Explosion in der Atmosphäre führt (wenn sie nicht allzu groß sind). Die die groß und kompakt genug sind, um die Planeten-Oberfläche zu erreichen, bringen die Fusionsvorgänge bis zu Oberfläche mit und beim Kollision mit der Planeten-Kruste, finden erneut geringfügig blitzartige Kernfusions-Prozesse statt. Je nach Materialbeschaffung des Gesteinsbrockens, wenn es radioaktives Material enthält, kann auch Kern-Fission stattfinden. Mit Kernenergie-Freisetzung bzw. Fusions-Energiefreisetzung kann man auch die Krater-Größe in fremde Planeten erklären, die sonst, wenn die Fusions-Energie fehlen würde, und wenn alleine die Auswirkung der kinetischen Energie im Spiel wäre, geringfügig kleiner gestaltet wären.It is known that high enough kinetic energy can cause nuclear fusion between two atoms. Through careful measurements, it can be determined that this process also sometimes occurs in nature. When asteroids collide in space at high speed, flashes of gamma radiation are often detected. Gamma radiation is a reliable indication that nuclear fusion, or sometimes even nuclear fission, of a very small mass has occurred at the collision point between the two asteroids. The emission lasts only very briefly (a few nanoseconds) and can therefore only be detected if measuring instruments are aimed at it from a distance. Craters from meteorite impacts on moons or celestial bodies without atmospheres are also sometimes slightly larger than they would have been caused by kinetic energy alone. This means that additional nuclear energy was released during the impact, mostly through nuclear fusion of the hydrogen atoms of the water bound in the rock. The atomic structure and the molecules located on the frontal surface of the asteroid that collides with the other's surface will inevitably trigger nuclear fusion of a very small proportion of the material there during an impact at 40-100 km/s, if there are water molecules, ice, hydrogen bound in the rock, or boron. In the first few nanoseconds of the impact, nuclear fusion occurs in the hydrogen located directly at the collision point. Depending on the size of the colliding asteroids, partial fusion can occur in a layer of the asteroid's surface material a few millimeters thick. If the asteroid is 1000m or larger, then underlying layers, extending to a depth of several dozen centimeters, are certainly also involved in the nuclear fusion processes. Of course, not the entire mass of the surface layers at the collision point undergoes fusion, because there is a lot of material there that is difficult to fuse with, and the kinetic energy is quickly absorbed by the material of the colliding fragments upon impact. However, traces of material are also present that can fuse thanks to the kinetic impact energy of both asteroids. The energy component is very small compared to the kinetic energy of the asteroids, but it can still be detected with precise measuring instruments. Almost every head-on or angular collision between fast-moving asteroids or meteorites also leads to a small amount of nuclear fusion/fission of the elements present on the surface and slightly deeper at the impact point. The head-on collisions of meteorites or compact rocks in space, which collide at dozens of km/s, produce not only a very bright flash of light, but also UV and gamma emissions. Gamma emissions, in particular, indicate that nuclear fusion has occurred. Furthermore, with sophisticated detectors, the creation and release of helium nuclei can be detected after a collision between two rocks in space. The meteorites, which enter our atmosphere at over 35 km/s (or significantly faster), collide with, among other things, water microdroplets (known to consist of oxygen and hydrogen) and free hydrogen atoms in the atmosphere. Due to the enormous kinetic energy, some of the atoms undergo nuclear fusion. Micro-explosions from nuclear fusion processes are generated, which have a destructive effect on the incoming rock. These micro-explosions shatter the surface in a flash, destroying the structure of the meteorites at an ever-increasing rate. This ultimately leads to their explosion in the atmosphere (if they are not too large) due to the rapid penetration of air currents and heating through friction and air compression in the inner structure. Those large and compact enough to reach the planet's surface carry the fusion processes all the way to the surface, and upon collision with the planet's crust, small amounts of nuclear fusion occur again. Depending on the composition of the rock, if it contains radioactive material, nuclear fission can also occur. The release of nuclear energy or fusion energy can also explain the size of the craters on alien planets, which would otherwise be slightly smaller if fusion energy were lacking and only the effect of kinetic energy were at play.
Die Fusionsvorgänge sind nicht nur außerhalb der Erde in den Sternen in den Weltraum, sondern in geringer Masse auch hier auf der Erde in der Natur zu finden. Fusionsvorgänge können bei intensiven Blitzeinschlägen durch empfindliche Apparaturen registriert werden. Durch Blitzeinschläge werden Ionen mit bis 5 - 10% der C-Geschwindigkeit (C=300.000km/s) beschleunigt und teilweise kommt dabei zu Kernfusion. Es ist bekannt, dass die Blitz-Entladungen in einem Gas (auch in der Natur bzw. Atmosphäre), zu Ionen Bewegung führen. Atmosphärische Blitze auf der Erde oder auf anderen Planeten, bewirken ab und zu, dass bei der Entladung, einige der Teilchen so stark beschleunigt werden, dass dabei zu Kernfusion kommen kann. Feine Messungen ergeben, dass bei Blitzentladungen, manchmal eine Gamma-Strahlung bzw. eine Gamma-Emission freigesetzt wird. Die Ionen werden durch Hochspannungsentladungen stark beschleunigt. Die Geschwindigkeit, die eine Blitzentladung erreichen kann ist zwar kleiner als die Lichtgeschwindigkeit, kann jedoch bis zu 70 % der Lichtgeschwindigkeit (C) erreichen. Wenn man bedenkt das in diesem Ionenkanal, Materie sehr schnell in Bewegung gesetzt wird (bzw. Ionen), kann man sich vorstellen das dort, sehr hohen Energiemengen bei einem Fusions-Vorgang freigesetzt werden können. Nahezu jedes Mal bei einer Natur-Blitzentladung, kommt es dabei geringfügig zu Kernfusion der leichten Elemente. Allerdings in einer Blitzentladung, wie der in der Natur vorkommt, werden nur sehr wenige Atome bzw. Ionen soweit und optimal miteinander kollidieren, dass das zu einer Fusion führt. Hinzu kommt, dass in der Atmosphäre die fusionsfähigen Elemente nur in sehr geringe Konzentration vorhanden sind. Oft sind die Kernfusions-Vorgänge dort mit unseren technischen Möglichkeiten nur schwer nachweisbar. Aber dennoch, eine Kernfusion findet auch dort statt. Wenn man gut mit Equipment aufgerüstet ist, genug Zeit bei Gewitter investiert und Messungen durchführt, kann man gelegentlich auch Gamma-Emission bei Blitzeinschlägen messen und nachweisen. Die Kernfusionsvorgänge finden vermehrt im Knotenpunkte statt, dort wo „Blitz-Äste“ sich kreuzen oder berühren. Helium-Kerne können bei empfindliche Messungen oder Sensoren nachgewiesen werden. Das sind Indizien, dass Fusions-Vorgänge dort stattgefunden haben. Die Kern-Fusion kommt somit nicht nur in den Sternen und Sonne vor, sondern auch außerhalb in Kosmos und auf der Erde vor und das viel öfters als man denken würde.Fusion processes occur not only outside of Earth in the stars and into space, but also, to a lesser extent, here on Earth in nature. Fusion processes can be detected by sensitive equipment during intense lightning strikes. Lightning strikes accelerate ions to up to 5-10% of the C velocity (C=300,000 km/s), sometimes leading to nuclear fusion. It is known that lightning discharges in a gas (also in nature or the atmosphere) lead to the movement of ions. Atmospheric lightning on Earth or on other planets occasionally causes some of the particles to be accelerated so strongly that nuclear fusion can occur. Detailed measurements show that lightning discharges sometimes release gamma radiation or gamma emission. The ions are greatly accelerated by high-voltage discharges. The speed a lightning discharge can reach is less than the speed of light, but can reach up to 70% of the speed of light (C). Considering that matter (or ions) is set in motion very quickly in this ion channel, one can imagine that very high amounts of energy can be released there during a fusion process. Almost every natural lightning discharge results in a small amount of nuclear fusion of the light elements. However, in a lightning discharge as it occurs in nature, only a very small number of atoms or ions will collide with each other sufficiently and optimally to lead to fusion. In addition, the fusion-capable elements in the atmosphere are only present in very low concentrations. Nuclear fusion processes are often difficult to detect with our technical capabilities. But nevertheless, nuclear fusion does occur there too. If you are well-equipped, invest enough time in thunderstorms, and carry out measurements, you can occasionally measure and detect gamma emissions from lightning strikes. Nuclear fusion processes occur more frequently at nodes, where "lightning branches" intersect or touch. Helium nuclei can be detected with sensitive measurements or sensors. This is evidence that fusion processes have taken place there. Nuclear fusion thus occurs not only in the stars and the sun, but also outside in the cosmos and on Earth, and much more frequently than one would think.
Die Erklärung, warum so viel Energie bei der Kern-Fusion freigesetzt werden kann, liegt in der Beschaffenheit der Atome und der Materie allgemein. Die Materie besteht zwar aus Atomen, diese sind allerdings fast komplett leer. Zentrumnah sitzt ein winziger Kern aus Nukleonen, umhüllt aus einer vergleichsweise sehr großen Nebel aus schnell kreisenden Elektronen, die den Umfang des Atoms angeben. Der Raum dazwischen ist leer und wird nur durch Felder bestimmt. Ebenso die Nukleonen und auch das Elektron selbst, sind keine festen „Gegenstände“. Das Elektron wird zwar als punktförmiges, strukturloses Elementarzeichen bezeichnet, besitzt allerdings auch eine innere Struktur auf. Weil es so klein ist, im Gegensatz zum Atom-Kern, ist es nahezu unzerstörbar. Das Elektron wirkt zwar hart z.B. im Gegensatz zu Protonen oder Neutronen, allerdings weist es auch eine „schwammige“ Konstruktion auf, wobei in Zentrum etwas härter als seine „Hülle“ ist. Auch ein Elektron kann zerstört oder neu geschaffen werden. Ein Beispiel dafür ist der fraktionelle Quanten-Hall-Effekt. Ein starkes Magnetfeld bringt die Elektronen in manchen zweidimensionalen Materialien dazu, sich so zu verhalten, als würden sie sich in drei (oder mehr) neue Teilchen (Anyonen) aufspalten. Mit einer anderen Technik ist allerdings eine tatsächliche Aufspaltung des Elektrons möglich. Das komplette Elektron besteht aus lediglich ineinander verstrickten Photonen aus. Diese Photonen halten sich selbst dort ineinander gefangen, obwohl sie stets drin in kleinsten Raum mit Lichtgeschwindigkeit an einander vorbei „reiben“. Diese Verstrickungen können nur dann entstehen, wenn mehrere Photonen mit hoher Energie extrem nahe zueinanderkommen oder miteinander linear oder unter bestimmten Winkel kollidieren. Auf umgekehrte Weise, kann das Elektron auch in Einzel-Photonen ausgestrickt („entstrickt“) werden. Weil diese Photonen mit Lichtgeschwindigkeit drin sich dennoch im komplizierten Bahnen kreisen bzw. hin und her bewegen bzw. „rotieren“, verleihen sie der Materie eine Masse. Photonen bekommen eine Masse, bzw. wiegen nur dann „schwer“, wenn sie mit C-Geschwindigkeit fliegen. The explanation for why so much energy can be released during nuclear fusion lies in the nature of atoms and matter in general. Although matter consists of atoms, they are almost completely empty. Near the center sits a tiny nucleus of nucleons, surrounded by a comparatively large nebula of rapidly orbiting electrons, which determine the circumference of the atom. The space in between is empty and determined only by fields. Both nucleons and the electron themselves are not solid "objects." Although the electron is described as a point-like, structureless elementary symbol, it also possesses an internal structure. Because it is so small, in contrast to the atomic nucleus, it is virtually indestructible. While the electron appears hard, for example, in contrast to protons or neutrons, it also has a "spongy" structure, with its center being somewhat harder than its "shell." An electron can also be destroyed or created anew. One example of this is the fractional quantum Hall effect. A strong magnetic field causes electrons in some two-dimensional materials to behave as if they were splitting into three (or more) new particles (anyons). However, using a different technique, it is possible to actually split the electron. The entire electron consists of merely intertwined photons. These photons remain trapped within each other, even though they are constantly "rubbing" past each other at the speed of light in a very small space. This entanglement can only occur when several high-energy photons come extremely close to each other or collide linearly or at certain angles. Conversely, the electron can also be untangled into individual photons. Because these photons, traveling at the speed of light, still circle, move back and forth, or "rotate" in complex trajectories, they impart mass to the matter. Photons acquire mass, or rather, weigh "heavy," only when they travel at C speed.
Anhand der Daten des COBE-Satelliten, der die bisher genaueste Messung des Spektrums der kosmischen Hintergrundstrahlung liefert, kommen Wissenschaftler zu dem Ergebnis, dass die Lebensdauer von Photonen mit einer angenommenen Masse von 2 × 1054 Kilogramm mindestens drei Jahre betragen muss. Weil sie eine Masse haben (wird mit ca. 2 × 10-54 Kg angeben, ist aber in Wirklichkeit noch weniger, ca. 3,4 × 10-55 Kg), während sie sich bewegen, interagieren sie im Gravitationsfeld mit Gravitonen und bekommen dabei ein Gewicht, deswegen wird das Licht am Vorbeiflug an einem Stern, von dessen Gravitationsfeld angezogen und dabei eine leichte Lichtbeugung findet statt. Eine Raumkrümmung hat zwar nichts mit der Realität zu tun, die Lichtbeugung kann aber auch mit der relativistischen Raumkrümmung-Theorie „wunderbar“ geklärt werden. Die Vorstellung der Raumkrümmung wurde leider von der Masse und leider vielen Wissenschaftlern auch, aus einem Laien-Erklärung-Versuch (der berühmte Spann-Tuch mit der dort halbversenkten Kugel) übernommen und völlig falsch interpretiert. Es existiert keine wirkliche Raumkrümmung, dies ist nur ein Physik-Erklärungs-Modell-Versuch, das leider zu falsche Vorstellungen und Irritationen führt, nichts anders. Die Licht-Beugung kann man sehr genau mit einfachen Physik-Formeln berechnen (ohne eine Raumkrümmung in Betracht zu ziehen). Eine Ruhe-Masse besitzen sie nicht (Higgs-Boson-Theorie Ade). In freier Natur geschehen Photonen-Verstrickungen nicht mehr, allerdings in großen Sternen schon, weil dort die Photonendichte enorm groß ist. Schwarze Löcher können nicht nur Teilchen, sondern auch Atomkerne und Elektronen aus der Energie (Photonen) generieren. Es wurde bisher angenommen, dass die Lichtstrahlen, wenn sie einander kreuzen oder gegeneinander in einem Strahl emittiert werden, keine Wechselwirkungen dazwischen gibt. Obwohl mit herkömmlichen Methoden noch nicht messbar ist, es gibt eine Wechselwirkung auch zwischen kreuzende Lichtstrahlen! Der Lichtstrahl ist allerdings extrem „dünn besiedelt“, sodass nur wenige der Photonen „miteinander kollidieren“. Erst wenn die Strahlendichte- und Photonendichte extrem hoch sind, werden die Wechselwirkungen spürbar und messbar. Mit energiereiche Laserstrahlen und starke Bündelung können die Photonen so nah aneinander, bzw. zu Kollision gebracht werden, dass diese mit und in einander in „geringfügiger“ Anzahl sich verstricken und durch sich selbst gefangen werden. So kann man volle Elektronen „herstellen“ (klingt zwar aus der Sicht der Quantentheorie absurd, aber es gibt sie auch in anderen Varianten - z.B. Halbelektron oder Viertel-Elektron - vor paar Wochen sogar nachgewiesen). Auf ähnliche Weise ist das ganze Material im Weltall gebaut - aus ineinander verstrickten Photonen. Löst man diese Verstrickungen aus, wird eine gigantische Menge an Photonen freigesetzt, die als Energie wahrnehmbar ist. Bei der Wasserstoff-Kernfusion werden dabei ca. 4% der Masse ausgestrickt und damit eine enorm hohe Photonen-Konzentration als Strahlung in allen Richtungen (mit Lichtgeschwindigkeit kugelförmig aufblähend) freigesetzt. Das ist die Energie die aus der Kernfusion kommt. Zusätzlich werden die in der Nähe befindlichen Neutronen mit Photonen bombardiert und damit „gesättigt“ und weggeschoben. Dabei erhalten sie durch wegfliegende Photonen eine enorm hohe Schubkraft, die beim Bremsen als thermische Energie freigesetzt wird. Die sehr hohe Kernfusions-Energie kommt aus den Photonen, die schon drin in der Materie sind, bzw. die Materie bilden. Diese Photonen reisen dann schnurgerade in allen Richtungen ab, stets mit der Tendenz, die Abstände zwischen benachbarten Photonen zu vergrößern. Diese Lichtenergie, die aus den 40g ausgestrickten (entstrickte / material-unknitting) Materie aus einer 1kg-Wasserstoff-Masse bestehend, ist der Blitz, der aus einer Wasserstoff-Bombe als erstes die Umgebung trifft. Praktisch die ganze Umgebung wird mit einer immer weiter aufblähenden, Kugelförmigen-Hülle von 40g aus reiner Photonen Masse bestehend, mit Lichtgeschwindigkeit beschleunigter Materie in Photonen-Form, getroffen. Diese 40g Photonen-Masse, ist praktisch die ausgestrickte Materie, die dabei „draufgegangen“ ist, in Photonen zerlegt ist (der sogenannte Massen-Defekt) und mit Lichtgeschwindigkeit aus dem Ausgangspunkt flüchtet. 40g reine Photonen „Masse“ bedeuten eine enorm starke, für die Materie im Weg, zerstörerisch wirkende Strahlungs-Energie-Leistung, die dabei freigesetzt wird. Die Korpuskular-Strahlung, die dabei zusätzlich entsteht, erhält ihre kinetische Energie von den massiv flüchtenden Photonen. Ähnliche Fusions-Vorgänge geschehen die ganze Zeit im Weltall, deswegen sind die Photonen aus unendlich vielen Sternen seit Milliarden von Jahren Unterwegs. Allerdings ist das Photon auch nicht ewig langlebig. Ein Photon lebt eigentlich nur ca. 3 Jahre, aber wegen Zeit-Dilatation kann er deutlich länger existieren. Bei der Relativitätstheorie ist die C-Konstante allerdings nicht ganz korrekt ausgeführt. Mit C, hätte vielmehr die Gravitations-Feld-Expansionsgeschwindigkeit bezeichnet werden sollen, die zwar nur sehr geringfügig höher als die Lichtgeschwindigkeit in Vakuum ist, aber dennoch eine Femto-Differenz aufweist. Das erklärt warum ein Photon nach ca. 13,8 Milliarden Jahren „müde“ wird und nicht mehr zu sehen ist. Das erklärt auch, warum wir keine Sterne, die weiter als 13,8Milliarden Lichtjahre entfernt sind, zu sehen bekommen. Und das passiert nicht nur bei uns auf der Erde, in allen Himmelsrichtungen, sondern das gleiche ist auch von einem Planeten zu beobachten, der 13,8 Milliarden Lichtjahren von uns entfernt ist. Die Anwohner dort, sehen auch eine Kugel rund um deren Planeten mit einem Durchmesser von 27,6 Milliarden Lichtjahren, in deren Zentrum sie selbst sich befinden und die wissen es möglicherweise, dass das Universum nicht unbedingt expandieren muss. Mit der Expansion des Universums hat diese „Unsichtbarkeit“ wenig zu tun und mit der hypothetischen, nicht wirklich existenten Dunklen-Materie / Dunklen-Energie erst recht gar nichts. Es wurde leider enorm viel Aufwand von den Wissenschaftlern in die Nachweis-Forschungen für den „Existenz-Nachweis“ der Dunklen-Energie und dunklen Materie investiert, vollkommen umsonst. Beides, sowohl dunkle Materie, als auch dunkle Energie, gibt es nicht. Es sind auch in weit entfernten Regionen im All, Sterne und Galaxien, die nicht von uns, sondern auf uns zurasen, die werden aber auch nicht gesehen! Man muss nur von der Sichtweise aus zwei Referent-Systemen, von jeweils eines Planeten in 10 und nochmal eines in 20 Milliarde Lichtjahren das nochmal betrachten, dann wird einem glasklar, was im Universum vor sich geht und wie es mit der Inflation wirklich gestellt ist. Auch von diesen beiden Planeten fliegt alles kugelförmig weg, aber ein Teil dieser „Kugelschalen“ fliegt auf uns zu, die absolut nicht zu Dopplereffekt-Beobachtungen passt!! Wir liegen leider mit vielen Vorstellungen und Astronomie-Beobachtungen falsch. Ebenso viele Physik-Theorien liegen falsch: angefangen mit der Relativität-Theorie bis zu Quanten-Physik. Die Erde ist nicht das Zentrum des Universums! Wenn alles von uns aus sich im Universum ausdehnt, wie sieht es dem Standpunkt aus einem Planeten, das 10 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt ist aus? Auch von dem Planeten dehnt sich alles aus und in halbe Entfernung zu uns (5 Milliarden Lichtjahre) würde in dem Fall zu einer Kollision der beiden „Ausdehnung-Hüllen“ des Universums kommen, was nicht wirklich der Fall ist. Das Geheimnis liegt an der Natur der Photonen: erstens sind sie geringfügig langsamer als Gravitationsfeld-Ausbereitungsgeschwindigkeit, zweitens, werden sie nach 13,6 Milliarden Lichtjahre Reise bzw. Reichweiten-Entfernung, „müde“. Die „Photonen-Müdigkeit“ bzw. deren Energie-Level-Verlust zeichnet sich an der Rot-Bereich-Verschiebung aus. Je älter die Photonen sind, desto stärker verschiebt sich deren Energie-Level im Rotbereich. Und wir nehmen dann diese Tatsache falsch an und verwenden diese „Indizien“ für eine Theorie über Ausdehnung des Universums, ohne zu hinterfragen, was die Alien-Wissenschaftler des anderen Planeten in 10 Milliarden Lichtjahren beobachten, was an einer ziemlich ausgeprägten Arroganz der Wissenschaft angrenzt. Somit ist auch die nicht existente Dunkle-Materie / Energie und auch die Hubble-Konstante vollkommen irrelevant.Based on data from the COBE satellite, which provides the most precise measurement of the cosmic background radiation spectrum to date, scientists have concluded that the lifetime of photons with an assumed mass of 2 × 10 54 kilograms must be at least three years. Because they have mass (stated to be approximately 2 × 10 -54 kg, but in reality it is even less, approximately 3.4 × 10 -55 kg), as they move, they interact with gravitons in the gravitational field and thereby acquire weight. Therefore, as light passes by a star, it is attracted by its gravitational field, and a slight bending of light occurs. While the curvature of space has nothing to do with reality, the bending of light can be "wonderfully" explained using the relativistic theory of space curvature. The idea of the curvature of space was unfortunately adopted by the masses, and unfortunately by many scientists as well, from a layman's attempt at explanation (the famous stretched sheet with the half-submerged sphere) and completely misinterpreted. There is no real curvature of space; this is merely an attempt to explain it using a physics model, which unfortunately leads to misconceptions and confusion, nothing else. The diffraction of light can be calculated very precisely using simple physics formulas (without considering the curvature of space). They do not possess a rest mass (goodbye Higgs boson theory). Photon entanglements no longer occur in nature, but they do in large stars because the photon density there is enormous. Black holes can generate not only particles but also atomic nuclei and electrons from the energy (photons). It was previously assumed that when light rays intersect or are emitted against each other in a beam, there is no interaction between them. Although it is not yet measurable with conventional methods, there is an interaction even between crossing light beams! The light beam, however, is extremely "sparsely populated," so that only a few of the photons "collide with each other." Only when the radiation density and photon density are extremely high do the interactions become noticeable and measurable. Using high-energy laser beams and strong focusing, the photons can be brought so close to each other, or into collision, that a "small" number of them become entangled with and within each other and trapped by themselves. This way, one can "manufacture" full electrons (although this sounds absurd from the perspective of quantum theory, they also exist in other variants - e.g., half-electrons or quarter-electrons - and were even proven a few weeks ago). All the material in space is constructed in a similar way - from entangled photons. If these entanglements are triggered, a gigantic amount of photons is released, which can be perceived as energy. During hydrogen nuclear fusion, approximately 4% of the mass is unknitted, releasing an enormously high concentration of photons as radiation in all directions (expanding into a sphere at the speed of light). This is the energy that comes from nuclear fusion. In addition, nearby neutrons are bombarded with photons, becoming "saturated" and pushed away. In the process, they receive an enormously high thrust from the photons flying away, which is released as thermal energy when decelerated. The very high nuclear fusion energy comes from the photons that are already present in the matter, or that form the matter. These photons then travel in a straight line in all directions, always with the tendency to increase the distances between neighboring photons. This light energy, which consists of the 40g of unknitted matter from a 1kg mass of hydrogen, is the flash that first strikes the surroundings from a hydrogen bomb. Practically the entire surrounding area is hit with an ever-expanding, spherical shell of 40g of pure photon mass, consisting of matter in photon form accelerated at the speed of light. This 40g of photon mass is essentially the woven matter that has been "devoured" in the process, broken down into photons (the so-called mass defect), and escaping from the starting point at the speed of light. 40g of pure photon "mass" means an enormously strong, destructive radiation energy output is released in the process for the matter in its path. The corpuscular radiation that is also created receives its kinetic energy from the massively escaping photons. Similar fusion processes occur all the time in space, which is why photons from an infinite number of stars have been traveling for billions of years. However, photons are not eternally long-lived. A photon actually only lives for about 3 years, but due to time dilation, it can exist significantly longer. In the theory of relativity, however, the C constant is not implemented entirely correctly. C should rather have referred to the gravitational field expansion velocity, which, although only very slightly higher than the speed of light in a vacuum, still exhibits a femto-difference. This explains why a photon becomes "tired" after about 13.8 billion years and can no longer be seen. This also explains why we cannot see stars that are further than 13.8 billion light-years away. And this not only happens here on Earth, in all directions, but the same can also be observed from a planet that is 13.8 billion light-years away from us. The inhabitants there also see a sphere around their planet with a diameter of 27.6 billion light-years, at the center of which they themselves are located, and they may know that the universe does not necessarily have to be expanding. This "invisibility" has little to do with the expansion of the universe, and even less to do with the hypothetical, non-existent dark matter/dark energy. Unfortunately, scientists have invested enormous effort in research to prove the existence of dark energy and dark matter, completely in vain. Neither dark matter nor dark energy exists. There are also stars and galaxies in distant regions of space that are racing not away from us, but toward us, but they are also invisible! One only has to look at it again from the perspective of two reference systems, one
Um die Kernfusionsvorgänge verstehen zu können, bedarf ein Einblick in die Materie selbst. Die Ausstrickung (Unknitting) der Materie ist symbolisch gesehen, wie bei einem sehr schnell rotierenden Rad, der durch Fliehkraft in Einzelteile sich selbst zerlegt, wobei jedes Teil auseinanderfliegt oder auch analog zu einem gestrickten Handschuh (oder einem Wollball), bei dem der Faden ausgezogen wird. Je schneller der Faden ausgezogen wird, desto kleiner wird der Handschuh, allerdings, bis der Handschuh komplett verschwindet, wird ein Faden mit einer einigen hunderte Metern Länge ausgezogen.To understand nuclear fusion processes, insight into the matter itself is necessary. The unknitting of matter is symbolically similar to a rapidly rotating wheel that, due to centrifugal force, disintegrates into individual pieces, with each piece flying apart, or analogous to a knitted glove (or a ball of wool) where the thread is pulled out. The faster the thread is pulled out, the smaller the glove becomes. However, until the glove disappears completely, a thread several hundred meters long is pulled out.
Der Reaktor hier bei der Erfindung nutzt die Fusionsvorgänge für Energiefreisetzung, die durch kalte, nicht komprimierbare, Fluidstrahlen-Formationen (Flüssigkeit in Mikro-Tropfen verteilt, die einzeln beschleunigt werden) aus fusionsfähigem Material, die hier aus hintereinander impulsartig aus zwei Düsen abgegebene Einzel-Mikro-Tröpfen bestehen. Die kinetische Energie ist dabei extrem hoch und eine Kollision von zwei Mikro-Tröpfen, oder eines Mikro-Tropfens mit ein stehendes, fusionsfähiges Fluid, bewirkt eine Überwindung der Coulombs-Kräfte zwischen drin enthaltenen kollidierenden Atomen, was zu Kernfusion führt. Die Flüssigkeit-Strahlen-Formationen bzw. die Mikro-Tröpfe dort sind verhältnismäßig kalt, allerdings bei der Kollision erhitzen sie sich extrem stark und blitzartig. Sobald die Kernfusion stattfindet, steigt die Erhitzung auf über einige dutzende bis hunderte Millionen °C, blitzartig an, wobei stark ionisierte Teilchen in alle Richtungen von dem Kollisionspunkt ultraschnell wegfliegen. Auf solche Teilchen stößt die nachfolgende Mikro-Tropfen, falls sie mit einer dementsprechend hohen Repetitionsrate abgegeben werden, sodass im Moment der Kollision des ersten Mikro-Tropfens, die zweite schon losgeschickt wird und im Beschuss-Feld der auseinanderfliegenden Teilchen nach dem Kernfusionsvorgang hineinfliegt. Die Repetitionsrate und die Pausen zwischen der Abgabe von zwei Mikro-Tröpfen bestimmen auch den Wirkungsgrad des Reaktors mit. Optimal für die Energiebilanz ist eine schnell wiederholte Mikro-Tropfen Abgabe immer, bei der, sobald zwei Mikro-Tröpfen zu Kollision kommen, ein paar nachfolgende Mikro-Tröpfen schon losgesendet werden, sodass der nachfolgende Mikro-Tropfen auf ca. 28µm nahe daran kommt und möglichst eine gute Ausbeute aus der wegfliegenden Teilchen aus den kollidierenden Mikro-Tropfen mitbekommt. Die wegfliegenden Teilchen, teilweise aus Wasserstoff-Ionen / Deuterium-Ionen bestehend, sind mit ca. 500 - 30.000km/s Unterwegs und sie optimieren die Kernfusion bei den nachfolgenden Mikro-Tröpfen erheblich. Das ermöglicht nachfolgende Kernfusions-Vorgänge auch mit deutlich weniger Druck in die Hochdruckkammer. Der erste Tropfen muss dabei stark beschleunigt werden, um die Fusion zu „zünden“, während die nachfolgenden auch moderat Unterwegs sein können (mit lediglich einigen km/s oder sogar weniger), solange sie reihenweise zum Kollisionspunkt ankommen. Wichtig ist die Fluggeschwindigkeit der nachfolgenden Mikro-Tropfen so zu wählen, dass wenn sie durch die Teilchen, die aus den fusionierenden Mikro-Tropfen stammen, getroffen werden, diese gleich den Kollisionspunkt auch erreichen, sodass die Kernfusion nicht weit von dem Kollisionspunkt, sondern möglichst direkt dort stattfindet, weil sonst statt einem Kernfusions-Punkt zwei Punkte erzeugt werden, die immer weiter in Düsen-Richtung wandern. Deswegen ist es wichtig die Geschwindigkeit der Mikro-Tropfen so weit zu erhöhen, dass diese tatsächlich im vorgesehenen Kollisionspunkt zu Kernfusion kommen. Das kann auch durch die Erhöhung der Repetitionsrate für die Generierung der Mikro-Tröpfe erreicht werden. Wenn die Anzahl der Mikro-Tröpfen, die in Fundstrahlen-Formation zum Kollisionspunkt reisen, erhöht wird, dann schirmen sie einander immer ab bzw. die nachfolgende Mikro-Tropfen werden von den dazwischen befindlichen kurzzeitig abgeschirmt, sodass die hochenergetischen Teilchen sie nicht direkt treffen. Somit zögern die Kernfusionsvorgänge etwas bei den Nachfolgenden Mikro-Tropfen, bis sie tatsächlich den errechneten bzw. vorgesehenen Kollisionspunkt erreicht haben.The reactor in this invention utilizes fusion processes to release energy through cold, incompressible, fluid-jet formations (liquid distributed in micro-droplets that are individually accelerated) made of fusible material, which in this case consist of individual micro-droplets emitted in pulses one after the other from two nozzles. The kinetic energy is extremely high, and a collision between two micro-droplets, or one micro-droplet with a stationary, fusible fluid, overcomes the Coulomb force between the colliding atoms within, leading to nuclear fusion. The liquid-jet formations, or the micro-droplets, are relatively cold, but upon collision, they heat up extremely and rapidly. As soon as nuclear fusion occurs, the temperature rises rapidly to over several dozen to hundreds of millions of °C, with highly ionized particles flying ultrafast in all directions from the collision point. Such particles will be encountered by subsequent micro-droplets if they are released at a sufficiently high repetition rate, so that at the moment the first micro-droplet collides, the second is already launched and flies into the bombardment field of the diverging particles after the nuclear fusion process. The repetition rate and the pauses between the release of two micro-droplets also determine the efficiency of the reactor. Rapidly repeated micro-droplet release is always optimal for the energy balance. As soon as two micro-droplets collide, a few subsequent micro-droplets are already launched, so that the subsequent micro-droplet comes within approximately 28µm of the colliding micro-droplets and can capture as much of the particles as possible from the colliding micro-droplets. The flying particles, partly consisting of hydrogen ions/deuterium ions, travel at approximately 500–30,000km/s and significantly optimize nuclear fusion in the subsequent micro-droplets. This allows subsequent nuclear fusion processes to occur with significantly less pressure in the high-pressure chamber. The first droplet must be accelerated significantly to "ignite" the fusion, while the subsequent ones can travel at a moderate speed (at just a few km/s or even less) as long as they arrive at the collision point in series. It is important to select the flight speed of the subsequent micro-droplets so that when they are hit by the particles originating from the fusion micro-droplets, they also reach the collision point immediately. This means that nuclear fusion does not occur far from the collision point, but rather directly there. Otherwise, instead of one nuclear fusion point, two points would be created, which would continue to move in the direction of the nozzle. It is therefore important to increase the speed of the micro-droplets so much that they actually undergo nuclear fusion at the intended collision point. This can also be achieved by increasing the repetition rate for the generation of the micro-droplets. If the number of microdroplets traveling toward the collision point in a ray pattern increases, they increasingly shield each other, or the subsequent microdroplets are temporarily shielded by the ones in between, preventing them from being directly impacted by the high-energy particles. Thus, the nuclear fusion processes in the subsequent microdroplets are somewhat delayed until they actually reach the calculated or intended collision point.
Dieser Reaktor kann nahezu für jede Leistung gut skalierbar gebaut werden. Optimal ist ein Einsatz auch für kleine bis mittelmäßige Leistungen vorgesehen, sodass er auch für mobile Zwecke (Fahrzeuge aller Art) geeignet ist. Die Kernfusion wird hier kann im Großen oder auch im Mini-Maßstab herbeigeführt. Für solche Zwecke werden Mikro-Tropfen reihenweise in Form von zwei sehr dünnen Fluidstrahlen (5 und 6 - Fluidstrahl aus Mikrotropfen-Formation) aus fusionsfähigem Material gegeneinander geschleudert und somit zu Kollision gebracht.This reactor can be easily scaled to almost any power output. It is also ideally suited for small to medium power outputs, making it suitable for mobile applications (vehicles of all kinds). Nuclear fusion can be achieved here on a large or miniature scale. For such applications, micro-droplets of fusion-capable material are catapulted against each other in rows in the form of two very thin fluid jets (5 and 6 - fluid jet from micro-droplet formation), causing them to collide.
Die Mikro-Tropfen werden durch Piezo-Aktoren 7 oder Magnetostriktion-Antrieb oder Plasma-Mikro-Explosionen durch Druck und zusätzlich elektrisch aus den Düsen beschleunigt. Vorteilhaft, dass die Mikro-Tropfen zwar geladen werden, aber nicht so weit, dass alle Atome drin ionisiert werden. Die elektrische Ladung sammelt sich vorwiegend auf der Oberfläche des Mikro-Tropfens und bildet dabei eine Art „Elektrostatische Außenhülle“ 8. Die Mikro-Tropfen werden in einer Reihe (Fluidstrahl) in kleinen Zeit-Abständen hintereinander abgegeben und bilden dabei jeweils eine Fluidstrahlen-Formation. Diese Fluidstrahlen-Formation ist keine Fluid-Dauerstrahl, sondern vielmehr eine Reihe von Mikro-Tropfen, die hintereinander abgegeben werden und einander nicht berühren. Auf einer Hochgeschwindigkeitskamera würde dieser Fluidstrahlen-Formation aus Mikro-Tropfen nicht wirklich wie ein Strahl aussehen. Er sieht vielmehr wie kleine Punkte aus, die von beiden Düsen schnell hintereinander kommen und miteinander in einem Kollisionspunkt mit den entgegenkommenden Mikro-Tropfen zusammentreffen oder ein Mikro-Tropfen gegen ein stehendes oder langsam fliesendes Fluid trifft. Die Fluidstrahlen-Formationen sehen somit wie jeweils eine extrem dünne, gepunktete oder gestrichelte Linie aus, deren Abstände, je nach Einstellung der Repetitionsrate für die Erzeugung der Mikro-Tropfen, sehr groß oder etwas kleiner ist. Bei langen Pausen dazwischen (in Mikrosekunden- oder gar Millisekunden-Bereich), sieht man auf der Aufnahme nur einen Mikro-Tropfen / Punkt, der zum Kollisionspunkt mit dem Mikro-Tropfen aus der anderen Düse eilt. Und erst Millisekunden später, der nächste Punkt abgegeben wird. Die Kollision zweier Mikro-Tropfen über zwei Fluidstrahl-Formationen passiert linear (geradlinig 180°) auf der gleichen Fluidstrahlen-Formations-Achse 8 oder unter einem sehr breiten Winkel 10, fast linear gegeneinander (ca. 176° - 179°). Diese beiden „gepunktete Linien“ aus Mikro-Tropfen 2 bestehend, treffen sich also auf der gleichen Achse aufeinander oder kreuzen sich unter einem breiten Winkel (z.B. 176°- 179°). Der Kollisionspunkt 11 befindet sich exakt zwischen beiden Düsen, die diese Fluidstrahl-Formationen gegeneinander schießen. Bei exakt auf einer Linie / Achse liegenden Fluidstrahl-Formationen, ist dabei wichtig, die Mikro-Tropfen gleichzeitig abzugeben, weil sonst je nachdem, welche der Mikro-Tröpfe in welcher Fluidstrahl-Formation zuerst aus der Düse austritt, so verschiebt sich der Kollisionspunkt mit dem anderen Mikro-Tropfen, der aus der anderen Düse herauskommt und es kann passieren, dass ein Mikro-Tropfen gar nicht mehr auf das andere Trifft, sondern direkt auf die Flüssigkeit, die sich noch in die Düsen-Öffnung 12 gegenüber sich befindet. Daher ist es wichtig alle beiden Fluidstrahl-Formationen gleichzeitig zu starten (
Bei herkömmlichen Fusion-Reaktoren werden vorwiegend Ionen, die gleich geladen sind, dazu benutzt, um miteinander zu kollidieren und auf diese Weise miteinander zu verschmelzen und dabei eine Kernfusion zu bewirken. Die elektrischen Felder leisten einen großen Widerstand und verhindern, dass die Ionen mit einander kollidieren. Dafür sind allerdings extrem hohe Temperaturen und eine langzeit-Plasma-Einschluss durch Magnetfelder erforderlich, damit die Ionen nahe und vor allem oft genug zu einander kommen, damit sie fusionieren können. Die größte Herausforderung ist dort das extrem dünne Plasma, das fast wie ein Hoch-Vakuum ist und vor allem auch die gleiche elektrische Ladung, mit den diese Teilchen miteinander kollidieren sollen. Die Wahrscheinlichkeit ist dort extrem gering, dass zwei Teilchen miteinander kollidieren, dennoch kommt es sporadisch dazu, wenn die Temperatur über 100 Millionen Grad steigt.In conventional fusion reactors, ions with the same charge are primarily used to collide with each other and thus fuse, causing nuclear fusion. The electric fields offer great resistance and prevent the ions from colliding. However, this requires extremely high temperatures and long-term plasma confinement by magnetic fields so that the ions come close to each other and, above all, often enough to fuse. The greatest challenge is the extremely thin plasma, which is almost like a high vacuum, and above all the identical electrical charge with which these particles are supposed to collide. The probability of two particles colliding is extremely low, but it does happen sporadically when the temperature rises above 100 million degrees.
Die Erfindung nutzt allerdings nicht ein Plasma in großen Volumen, wie sie in den Tokamak-Reaktoren z.B. vorkommt (je nach Größe des Reaktors, von einigen bis hunderten m3), sondern die kinetische Energie von Flüssigkeits-Mikro-Tropfen (Mikro-Droplets), die gegeneinander mit hoher Geschwindigkeit zu einem Kollisionspunkt beschleunigt werden. Die Vorteile sind hier deutlich grösser, verglichen mit Tokamak-Technik. Die Materie, die hier zum Fusion gebracht wird, ist nicht wie Tokamak-Plasma fast Vakuum-Ähnlich dünn, sondern verglichen damit, sehr dicht. Hinzu kommt, dass die Kollisions-Teile hier elektrisch neutral oder sogar unterschiedlich geladen sind (und damit auch einander anziehend!!). Die fusionsfähige Materie wird hier in Form von zwei Fluid-Strahlen, die nicht aus einer kontinuierlichen Fluidströmung bestehen, sondern aus fein dosierten Mikrotropfen, die mit je ca. 100 Pikoliter Material (Fluid / Flüssigkeit) ausgestattet sind. Und diese paarweise erzeugten, jeweils ca. 100 Pikoliter-Tropfen werden auf einer sehr kurzen Strecke (mm bis einige cm) gegeneinander beschleunigt, sodass sie exakt miteinander in der Mitte einer Reaktor-Kammer kollidieren. Die Coulombs-Kräfte, die ein Kern-Fusion verhindern, sind hier bei der Erfindung bis zu einer sehr kurzen Distanz zwischen zwei Atomen weitgehend geschwächt, weil die beiden Atom-Gruppen, die auf einander sich treffen, nicht gleich geladen, sondern neutral oder gar unterschiedlich elektrisch geladen sind. Während ein Mikrotropfen mit einer Atom-Gruppe positiv geladen ist, wird die andere Gruppe, die zum Kollisionspunkt eilt, negativ geladen. Somit treten hier elektrische Anziehung-Kräfte statt Abstoß-Kräfte, was in den herkömmlichen Fusionsreaktoren und die Ionen, die drin sich befinden, nicht der Fall ist. Auch die Beschleunigung der elektrisch geladenen Mikro-Tropfen erfolgt durch zwei miteinander, durch einen Isolator-Ring 14 verbundenen Ring-Elektroden (15 und 16), die jeweils aus den Düsen (3, 4 - A und B), auf die sie gerichtet sind, die Mikro-Tropfen anziehen. Die durch die Ring-Elektroden angezogenen Mikrotröpfe werden zusätzlich durch jeweils eine Düsen-Elektrode (17 und 18), die z.B. scheibenförmig oder trichterförmig gebaut sind, beschleunigt und die Kollision findet im Mittelpunkt der Ring-Elektroden-Öffnung 19. Während die Düsen-Elektroden die Mikrotropfen schieben, ziehen die Ring-Elektroden diese an. Die Ring-Elektroden sind im Weg mit deren Öffnungen 19 in der Mitte so positioniert, dass die gesamte Anziehungskraft auf einer virtuellen Linie (Fluidstrahlen-Formations-Achse) 9 wirkt, die die beiden Düsen miteinander verbindet. Sehr wichtig ist, dass die beiden Mikro-Tropfe gleichzeitig aus den Düsen losgeschickt werden, sodass sie im Mittelpunkt des durch Ring-Elektroden gebildeten Kreises, auf einander auch treffen. Die Mikro-Tröpfe / Mikro-Tropfe werden bis zu dem Mittelpunkt des beschriebenen Kreises der Ring-Elektroden beschleunigt, danach nicht mehr (beim Überschreiten des Kollisionspunktes, eher gebremst). Die Mikrotröpfe müssen deswegen so nah wie möglich oder genau an dem Mittelpunkt / Kollisionspunkt 11 auf einander treffen, weil wenn sie auf einer der Seiten vorher sich treffen, dann eine der Mikrotröpfe durch das Elektrische Feld auf der anderen Seite abgebremst wird. Optimal ist das Treffen der Mikrotröpfe genau im Mittelpunkt des Kreises, der dem Isolator zwischen den beiden Elektroden angehört. Dort sind die beiden elektrostatischen Felder der beiden Ring-Elektroden weitgehend neutralisiert. Der Isolator-Ring ist allerdings sehr dünn und das macht den Bereich mit neutralem Feld sehr kurz. Daher müssen die Mikrotröpfe dort nur sehr kurze Distanzen (ca. 1mm) antriebslos, vorwiegend durch die Massen-Trägheit und die Anziehungskraft beider Mikrotröpfe zurücklegen. Die elektrische Anziehungskraft der beiden Mikrotröpfe steigt stets, bis zum Kollisionszeitpunkt der beiden Mikro-Tröpfe, weil sie unterschiedlich geladen sind. Die fusionsfähigen Atome (Deuterium oder Tritium-Atome im flüssigen Zustand), die die Mikrotröpfe bilden, fusionieren nicht alle miteinander. Obwohl beide miteinander kollidierenden Mikrotropfe, sich gegenseitig elektrisch anziehen, werden nur ca. 3% davon miteinander tatsächlich auch fusionieren. Die Fusion findet vorwiegend in dem mittleren Bereich des Mikrotropfens statt. Diese atomaren Gruppen haben die besten Chancen zu fusionieren, weil sie durch die anderen Atome umhüllt sind und ein Scattering-Effekt (Streueffekt) eher unwahrscheinlich ist, weil die Ausweichmöglichkeiten geringer sind. Um die Fusionsvorgänge zu begünstigen kann man mit Laserstrahlen oder durch eine schnell abwechselnde elektrische Entladung direkt in den Tropfen-Reihen, nachhelfen. Wenn man abwechselnd mal eine elektrostatische Blitz-Entladung in eine Tropfen-Reihe und dann eine weitere Entladung auf der entgegenkommenden Tropfen-Reihe, stattfindet, wobei eine gemeinsame Ring-Elektrode in dem Kollisionspunkt die Mikro-Tropfen abwechselnd mal aus der Düse links und dann aus der Düse rechts zu Mittelpunkt / Kollisionspunkt anzieht, können die Mikrotropfen zusätzlich beschleunigt werden.However, the invention does not use a plasma in large volumes, as occurs in Tokamak reactors, for example (depending on the size of the reactor, from a few to hundreds of m 3 ), but rather the kinetic energy of liquid micro-droplets, which are accelerated against each other at high speed to a collision point. The advantages here are significantly greater than with Tokamak technology. The matter that is brought to fusion here is not, like Tokamak plasma, almost vacuum-like thin, but, in comparison, very dense. In addition, the collision particles here are electrically neutral or even are differently charged (and therefore attract each other!!). The fusion-capable material is in the form of two fluid jets, which do not consist of a continuous fluid flow, but of finely dosed microdroplets, each containing approximately 100 picoliters of material (fluid/liquid). These pairs of approximately 100 picoliter droplets are accelerated against each other over a very short distance (mm to a few cm) so that they collide exactly in the center of a reactor chamber. The Coulomb forces that prevent nuclear fusion are largely weakened in this invention up to a very short distance between two atoms, because the two groups of atoms that collide are not equally charged, but neutral or even have different electrical charges. While one microdroplet contains one group of atoms, the other group that rushes to the collision point is negatively charged. Thus, electrical forces of attraction occur here instead of repulsion, which is not the case in conventional fusion reactors and the ions contained within them. The acceleration of the electrically charged microdroplets is also achieved by two ring electrodes (15 and 16), connected to each other by an
Die Entladung und die Anziehungskraft kann hier abwechselnd mit einer hohen Impulsraten-Frequenz oder auch gleichzeitig / simultan erfolgen. Bei simultaner Anziehungskraft, werden die beiden Mikro-Tropfen von den Düsen, durch die mittig platzierten beiden Ring-Elektroden mit dem Isolator-Ring dazwischen, angezogen. Auch die Entladung erfolgt gleichzeitig so, dass jeweils ein Stromkreis durch die Ring-Elektrode, der Düse auf der gleichen Seite, wie die Ring-Elektrode platziert ist und dem zu erzeugenden Ionenkanal (Stromentladungs-Kanal) 20 aus der Mikro-Tropfen-Strahl, geschlossen wird.The discharge and attraction can occur alternately at a high pulse rate or simultaneously. With simultaneous attraction, the two microdroplets are attracted to the nozzles by the two centrally positioned ring electrodes with the insulator ring between them. The discharge also occurs simultaneously, so that a current circuit is closed through the ring electrode, the nozzle is positioned on the same side as the ring electrode, and the ion channel (current discharge channel) 20 to be generated from the microdroplet jet.
Das System beinhaltet zahlreiche Komponenten. Wichtig sind die Druckgeneratoren, die die Fluidbeschleunigern 21 bilden, Düsen, die ringförmigen Elektroden in der Mitte, Hochspannungsquellen 22, etc. In die Reaktor-Kammer 23 sind zwei Fluidbeschleuniger mit Piezo-Antriebs-Elemente 7 in je eine Hochdruckkammer (24 und 25) eingebaut, die jeweils einen impulsartigen, hydraulischen Druck auf dem Fluid und eine Generierung der Mikro-Tropfen aus den Düsen bewirken. Zwei Mikro-Tropfen werden aus den beiden Düsen generiert und verlassen diese simultan. Die Mikro-Tropfen werden mit hoher Geschwindigkeit gegeneinander geschossen. Der Druck aus den Piezoelementen (45) reicht nicht aus, um sie stark genug gegeneinander zu beschleunigen. Durch Piezotechnik können sie zwar direkt schon auf einige 100m/s beschleunigt werden, aber nicht so weit, dass die Kollisionsenergie für eine Fusion ausreicht. Dennoch, durch eine Druckkraft-Übersetzung in der klein dimensionierten Hochdruckkammer kann ein 100-Pikoliter Tropfen sehr stark beschleunigt werden. Für die Dauer von 0,1ns können dabei Druckwerte über 1,5GBar generiert werden, ohne dass die Hochdruckkammer-Konstruktion darunter leidet! Es ist dabei nicht die sehr stabile Hochdruckkammer-Konstruktion, der sie zusammenhält, sondern vielmehr die Massenträgheit der massiven Hochdruckkammer-Wände 26. Um einen Deuterium-Strahl mit einer Geschwindigkeit von 50km/s über eine 0,01mm- Düsen-Öffnung zu erzeugen, bräuchte man Druckwerte bei ca. 13MPa, was mit den Piezoelementen sehr kurz (0,1ns) und bei extrem kleine Fluidmengen (Pikoliter-Bereich) auch zu erreichen ist. Allerdings ist die Materialbeanspruchung relativ hoch und das kann die Lebensdauer der Elemente stark verkürzen.The system includes numerous components. Important are the pressure generators that form the
Der Reaktor hier, obwohl die Kernfusion-Vorgänge impulsartig / „Digital“ erfolgen, liefert fast kontinuierlich und nahezu gleichmäßig Energie, solange die Mikro-Tropfen erzeugt und auf einander bei gleichbleibende Repetitionsrate losgesendet werden. Es können dabei, je nach erwünschter Output-Power dutzende bis einige Millionen Mikrotröpfe pro Sekunde zu Kollision gebracht werden. Auch die Tropfengröße muss nicht unbedingt 100pl betragen. Sie kann auch lediglich 1 Pikoliter groß sein.The reactor here, although the nuclear fusion processes occur in pulses/digitally, delivers energy almost continuously and almost evenly as long as the micro-droplets are generated and fired at each other at a constant repetition rate. Depending on the desired output power, dozens to several million micro-droplets can collide per second. The droplet size doesn't necessarily have to be 100 pl; it can also be as small as 1 picoliter.
Der Reaktor würde sehr viel Energie erzeugen, wenn die gesamte Masse der kollidierenden Mikro-Tröpfe fusionieren würde. Weil aber lediglich ca. 3% der Masse der kollidierenden Mikro-Tröpfe zu Kernfusion führt, liegt die Effizienz bei diesem Reaktor bei ca. 3%. Das bedeutet, dass hier lediglich 3% der Masse des Brennstoffs bei jeder Mikro-Tropfen-Kollision zu Fusion gebracht wird. Dieses Manko wird durch hohe Repetitionsrate der kollidierenden Mikro-Tröpfe relativ gut ausgeglichen. Hinzu kommt, dass das Brennmaterial nicht verloren geht, sondern wird aufgefangen und in dem Reaktor erneut in Mikro-Tropfen-Form zu Kollision bereitgestellt. Die Mikro-Tröpfe werden dabei in ca. 100-Pikoliter-Volumen abgegeben. Jede Mikro-Tropfen, die aus Liquid-Deuterium besteht, wiegt ca. 16ng. Die Beschleunigung dieser Mikromasse auf 50km/s erfordert eine Energie von 0,02J (ähnlich groß, wie z.B. bei Beschleunigen von 160g auf 0,5m/s erforderlich wäre). Wenn zwei solche Tropfen mit insgesamt 200 Pikoliter auf einander treffen und dabei lediglich 6 Pikoliter fusionieren, wird ca. ein Nanogramm Deuterium Masse (169kg/m3 im Flüssig-Zustand) zu Fusion kommen und eine Energie freigesetzt, die gleich mit der Verbrennung von ca. 0,01 g Öl gleichgestellt wird, was ca. 420J an Energie liefert (1kg Öl liefert ca. 42MJ). Das bedeutet, der Reaktor würde im Idealfall mit einer Energiebilanz von ca. 21.000 / 1 arbeiten. Die für die Reaktor-Arbeit investierte Energie würde in dem fall 21.000-mal höhere Energie-Mengen freisetzen. Selbstverständlich, dass dabei viel an Energie durch Umwandlungen verloren geht und die Begleitkomponenten ebenso Strom verbrauchen, aber zum Schluss bleibt immer noch mindestens ein Energie-Überschuss in der positiven Bilanz übrig, der mindestens ca. 800:1 beträgt. Durch eine breit einstellbare Repetitionsrate der Mikrotropfen-Erzeugung (von 1 bis 50.000 Stück / Sekunde), kann die freigesetzte Energie sehr gut dabei gesteuert werden. Somit kann die thermische Energie von 0,01ml bis 500ml Öl-Verbrennung / Sekunde freigesetzt werden, was zuletzt ca. 1800 Liter Öl-Verbrennung pro Stunde bedeuten würde. Die 1800 Liter Öl liefern dabei ca. 16MWh Energie. Durch die Erhöhung der Repetitionsrate der Mikro-Tropfen-Generierung kann die Fusionsleistung weiter erhöht werden, wäre allerdings ist das mit hohem Verschleiß für die Fusionsreaktor-Konstruktion verbunden und könnte deren schnellen Abnutzung bedeuten. Optimal wäre eine Energie-Freisetzung, die auch gut abgeführt werden kann, damit die Reaktor-Integrität langfristig erhalten bleibt. The reactor would generate a great deal of energy if the entire mass of the colliding microdroplets were to undergo fusion. However, because only about 3% of the mass of the colliding microdroplets results in nuclear fusion, the efficiency of this reactor is approximately 3%. This means that only 3% of the fuel mass is fused in each microdroplet collision. This shortcoming is relatively well compensated for by the high repetition rate of the colliding microdroplets. In addition, the fuel is not lost but is collected and made available again in the reactor in microdroplet form for collision. The microdroplets are released in volumes of approximately 100 picoliters. Each microdroplet, consisting of liquid deuterium, weighs approximately 16 ng. Accelerating this micromass to 50 km/s requires an energy of 0.02 J (similar to that required, for example, to accelerate from 160 g to 0.5 m/s). If two such droplets with a total volume of 200 picoliters collide and only 6 picoliters fuse, approximately one nanogram of deuterium mass (169 kg/m 3 in the liquid state) will undergo fusion, releasing an energy equivalent to the combustion of approximately 0.01 g of oil, which delivers approximately 420 J of energy (1 kg of oil delivers approximately 42 MJ). This means that, ideally, the reactor would operate with an energy balance of approximately 21,000 / 1. The energy invested in the reactor's work would in this case release 21,000 times more energy. Of course, a lot of energy is lost through conversion, and the accompanying components also consume electricity, but in the end there is always at least an energy surplus left in the positive balance, amounting to at least approximately 800:1. By using a widely adjustable repetition rate for microdroplet generation (from 1 to 50,000 pieces per second), the released energy can be very precisely controlled. Thus, the thermal energy of 0.01 ml to 500 ml of oil combustion per second can be released, which would ultimately mean approximately 1,800 liters of oil combustion per hour. The 1,800 liters of oil provide approximately 16 MWh of energy. By increasing the repetition rate of microdroplet generation, fusion power can be further increased, but this would be associated with high wear and tear on the fusion reactor structure and could lead to its rapid deterioration. The optimal solution would be an energy release that can also be easily dissipated so that the reactor integrity is maintained in the long term.
Zudem man kann auch mehrere Reaktor-Kammern einbauen, die parallel oder hintereinander im Betrieb laufen.In addition, several reactor chambers can be installed, which can operate in parallel or one after the other.
Der Reaktor nutzt die kinetische Energie der Fluidtropfen, die aufeinanderprallen. Die Beschleunigung erfolgt anfangs durch hydraulischen Druck, der mit Hilfe von einem Fluidbeschleuniger, wie z.B. Piezoelemente (oder Magnetostriktiven Elemente mit Mikro-Hydraulik-Übersetzer gekoppelt) erzeugt wird und danach beim Übergang in zwei Fluid-Strahlen-Formationen, die aus Mikro-Tropfen-Reihen bestehen, die jeweils aus den beiden Düsen abgegeben werden, zusätzlich elektrostatisch beschleunigt oder bei Dipol-Moleküle, zumindest optimal so gedreht / orientiert, dass sie mit den Wasserstoff- / Deuterium-Atomen (beim schwerem Wasser) nach vorne, gegen einander prallen.The reactor harnesses the kinetic energy of the fluid droplets colliding with each other. Initial acceleration is achieved through hydraulic pressure generated by a fluid accelerator, such as piezoelectric elements (or magnetostrictive elements coupled with a micro-hydraulic converter). Then, during the transition to two fluid jet formations consisting of rows of micro-droplets, each emitted from the two nozzles, the droplets are additionally accelerated electrostatically or, in the case of dipole molecules, at least optimally rotated/oriented so that they collide with the hydrogen/deuterium atoms (in heavy water) facing forward.
In den Hochdruckkammern, die relativ wenig Inhalt aufnehmen können (je nach Reaktor-Größe und Leistung, ca. 0,01 - 150cm3), wird die fusionsfähige Flüssigkeit möglichst in nicht komprimierbaren Zustand (z.B. Deuterium in der sehr niedrigen Temperatur) injiziert. Je nach angewandte Technik, kann man nur eine Hochdruckkammer mit zwei gegeneinander gerichteten Düsen bauen, oder zwei getrennte Hochdruckkammer, in denen aber simultan der Hochdruck generiert wird. Dort in die Hochdruckkammer drin ist ein elektrisch dehnbares Element eingebaut, das in der Lage ist, elektrisch seine Abmessungen zu verändern oder sich zu verformen. Diese Eigenschaft besitzen zahlreiche technische Elemente z.B. die Piezoelemente oder magnetostriktive Elemente. Die Magnetostriktiven-Elemente sind langsamer, deswegen brauchen sie einen Mikro-Hydraulik-Übersetzer, der die langsame Schwingungs-Energie in kinetische Energie für schnelle Fluidstrahlen umwandelt. Das kann recht einfach gestaltet werden. Dafür würde reichen, wenn die Anpress-Fläche (Druck-Fläche) eines magnetostricktiven Elements in die Hochdruckkammer, ca. 2800m mal grösser ist, als die Fläche des Kreises, der den Durchmesser des Tropfens hat. Das Schwing- / Piezoelement ist in einer versenkten Stelle in die Reaktor-Kammer-Wand eingebaut und dort dehnt es sich pulsierend aus. Das Element verkleinert somit den Volumen in die Hochdruckkammer blitzartig und pulsierend minimal, und das um ca. 220 Pikoliter bei Ein-Hochdruckkammer-Konstruktion (
Weil das Fluid in die Hochdruckkammer unter Hochdruck steht, füllt sich der Raum vor der Drückfläche des Piezoelements schnell wieder mit dem Fluid schon während der Pause-Zeiten, während das Piezoelement sich zurückzieht, wieder auf. Die Hochdruckkammer-Wände 26 sind sehr stabil und massiv gebaut (z.B. aus Edelstahl / Titanium-Legierung und sind einige dutzende cm dick). Die Hochdruckkammer, in der das Fluid drin aus dem Vorrats-Tank 27 injiziert wird, kann kugelförmig oder auch hohlzylinderförmig gebaut werden. Die sehr kleine Fluid-Menge (ein paar ml oder sogar weniger als 1ml), die hineinpasst, wird durch einen Injektor 28 durch eine sehr dünne Kapillar-Leitung 29 injiziert und die Hochdruckkammer drin damit vollgefüllt. Die Kapillarleitung kann durch ein Elektroventil 62 verschlossen werden. Das Elektroventil kann auch über dem Injektor eingebaut werden. In die Hochdruckkammer und in die Reaktor-Kammer 23, wenn sie leer sind, herrscht ein Vakuum oder starke Niederdruck drin, sodass die Hochdruckkammer problemlos komplett voll gefüllt werden kann. Das fusionsfähiges Fluid drin, soll nicht komprimierbar sein. Die Düse ist sehr fein und ist in unserem Ausführungsbeispiel ca. 28,8µ groß in Austritts-Öffnung (Durchmesser) 12 und kann sehr kleine Mikro-Tropfen abgeben. Allerdings sie kann auch andere Durchmesser-Größen haben, wie z.B. ca. 0,07mm - 0,14mm in Düsen-Durchmesser. In die Hochdruckkammer, die sehr klein dimensioniert ist (ein paar cm3 Volumen oder noch kleiner), wird ein extremer Hoch-Druck generiert, der allerdings bei einem Pulsieren des Piezoelements mit einer Frequenz von 10GHz auch nur extrem kurz dauert (0,1ns), wobei zwei bis vier Amplitudenbewegungen (2-5µm) absolviert werden. Danach kommt eine Pause von 0,01 bis 4,5 Millisekunden (je nach Einstellung für den Output-Leistungsbedarf des Reaktors), während dessen, erst nachdem einige Mikro-Tropfen abgeben wurden und die kurze Leitungs-Kammer 30 (ca. 1-2mm lang), die zu den Düsen führt, langsam leer wird, ein Nachfüllvorgang durch das „Schieben“ des Fluides vor der Druckfläche des Piezoelements stattfindet. Mit Hilfe der Injektoren kann z.B. alle paar Sekunden eine kleine Menge Liquid-Deuterium nachgefüllt werden. Die Schwingamplituden-Richtung des Schwing-Elements 7 ist so angeordnet, dass sie in Düsenrichtung das Fluid mit der Druckfläche schiebt und dabei dieses beschleunigt. Die Amplitude mit 2 - 5µm ist dabei sehr klein, allerdings ist sie ausreichend, um zwei oder vier Mikrotropfen mit je 100 Pikoliter aus der Hochdruckkammer aus beiden Düsen zu verdrängen. Die Leitungswege von dem Schwingelement bis zu den beiden Düsen müssen exakt gleich lang sein, damit simultan aus beiden Düsen je ein Mikro-Tropfen herauskommt. Die Schubkraft für die Mikro-Tropfen und deren kinetische Energie wird dabei von der Grösse der Druck-Fläche 31 der Piezo-Aktoren, ähnlich wie der Hydraulische Druck in einem Arbeitszylinder bestimmt. Bei einer Druckfläche von 1000mal grösser, als die Kreisfläche mit einer Tropfen-Durchmesser-Größe, wird eine 1000 höhere kinetische Energie auf den 100-Pikoliter-Tropfen generiert. Bei größeren Fluidmengen (z.B. Milliliter-Bereich) würde dies versagen, weil die Fluid-Masse dann einen erheblichen Widerstand gegen solche Beschleunigungen leistet, aber bei Pikoliter-Mengen ist das ziemlich irrelevant.Because the fluid in the high-pressure chamber is under high pressure, the space in front of the pressure surface of the piezo element quickly refills with fluid even during the pause times while the piezo element retracts. The high-
Zu erwähnen ist, dass mit dem Begriff „Fluidstrahlen-Formation“ lediglich ein besseres Verständnis der Vorgänge und dem Prinzip dieses Reaktors beabsichtigt wird. In Wirklichkeit beim Betrachten mit einer Hochgeschwindigkeitskamera ist dort keine Fluidstrahlen-Formation aus Mikro-Tropfen zu sehen, sondern nur einsame, vereinzelte Punkte (Mikro-Tropfen), die aus den Düsen herauskommen. Pro Mikrosekunde legt ein Mikro-Tropfen 50m zurück (bei 50km/s). Somit aus einer Düse „hintereinander“ abgegebene Mikro-Tropfen „sehen“ einander gar nicht. Erst wenn die Repetitionsrate relativ hoch wird, dann würden sie soweit an einander eingereicht, dass sie eine Fluidstrahlen-Formation auch wirklich bilden. Wenn alle 4,5 Millisekunden ein solcher Extrem-Hochdruck, der nur 0,1 - 0,2 Nanosekunden dauert, generiert wird, werden pro Sekunde ca. 220 Impulse erzeugt und genauso viele Mikrotröpfen mit je 2×100 Piko-Liter Inhalt zu Kollision gegeneinander abgegeben. Allerdings eine Repetitionsrate mit 220 Mikro-Tropfen pro Sekunde ist nicht optimal für die Kernfusions-Energie-Bilanz. Die Mikrotropfen sollen so oft nach einander abgegeben werden, dass die nachfolgenden immer bis wenigen Millimeter oder gar bis zu Bruchteilen eines Millimeters (ca. 100 - 800µm) nahe dran sich befinden, wenn die ersten Mikro-Tröpfen den Kollisionspunkt erreicht haben. Der Grund dafür ist, die Möglichkeit der Nutzung der kinetischen Energie der Teilchen des kollidierenden Mikro-Tropfens, die durch die Kernfusions-Vorgänge ausgelöst, erzeugt wird. Unmittelbar nach der Kernfusion werden dabei Atome, Ionen und Teilchen (alle dies sind Teile des Mikro-Tropfens) aus dem Mikro-Tropfen mit einige hunderte bis tausende km/s in alle Richtungen und auch nach hinten beschleunigt. Je näher dran der nachfolgende Mikro-Tropfen sich befindet, desto mehr solche Hochgeschwindigkeits-Teilchen treffen sie auch. Pro Verdopplung der Entfernung zum Kollisionspunkt, fällt quadratisch die Anzahl der Teilchen-Treffer mit dem Mikro-Tropfen ab. Deswegen ist es wichtig für jeden Reaktor den optimalen Wert zu errechnen oder herauszufinden, der angibt, wie oft und schnell die Mikrotropfen erzeugt werden müssen, um die Kernfusions-Energiebilanz optimal zu maximieren. Dieser Wert ist abhängig von der Düsen-Entfernung von einander, der Mikro-Tröpfen-Größe und deren Geschwindigkeit.It should be noted that the term "fluid jet formation" is merely intended to provide a better understanding of the processes and operating principle of this reactor. In reality, when viewed with a high-speed camera, no fluid jet formation of micro-droplets can be seen, but only isolated, isolated points (micro-droplets) emerging from the nozzles. Each micro-droplet travels 50 meters per microsecond (at 50 km/s). Thus, micro-droplets released "one after the other" from a nozzle do not "see" each other at all. Only when the repetition rate becomes relatively high would they be pushed close enough to form a fluid jet formation. If such an extreme high pressure, which lasts only 0.1 - 0.2 nanoseconds, is generated every 4.5 milliseconds, approximately 220 pulses are generated per second, and the same number of micro-droplets, each with a capacity of 2×100 picoliters, are released to collide with each other. However, a repetition rate of 220 microdroplets per second is not optimal for the nuclear fusion energy balance. The microdroplets should be released so frequently one after the other that the subsequent microdroplets are always within a few millimeters or even fractions of a millimeter (approx. 100 - 800 µm) of the first microdroplets reaching the collision point. The reason for this is the possibility of harnessing the kinetic energy of the particles of the colliding microdroplets, which is released by the Nuclear fusion processes are triggered. Immediately after nuclear fusion, atoms, ions, and particles (all of which are part of the micro-droplet) are accelerated from the micro-droplet at several hundred to thousands of km/s in all directions, including backwards. The closer the following micro-droplet is, the more such high-speed particles they hit. For every doubling of the distance to the collision point, the number of particle hits with the micro-droplet decreases quadratically. Therefore, it is important to calculate or determine the optimal value for each reactor that indicates how often and how quickly the micro-droplets must be generated to optimally maximize the nuclear fusion energy balance. This value depends on the distance between the nozzles, the size of the micro-droplets, and their speed.
Der extrem hohe Druck (einige bis dutzende Mbar bis sogar Giga-Bar) könnte dabei die Hochdruckkammer zerstören, tut es aber nicht, weil dieser Druck nach 0,2 Nanosekunden wieder in der Abbau-Phase sich befindet. Die Schwingamplitude des pulsierenden Elements ist dabei so klein, sodass diesem Druck alleine die Massenträgheit der Materialstruktur der massiven Hochdruckkammer-Wände der Konstruktion genug Stabilität bietet. Der Druck reicht allerdings aus, um zwei je 100-Pikoliter-Mikrotropfen (oder auch kleinere) auf einige dutzende bis 50 km/s (oder sogar noch schneller, bei kleinere Tropfen) zu beschleunigen. Bei Schwingelemente mit einer größeren Schwingamplitude (z.B. 50µm) und 10GHz-Frequenz wären auch Geschwindigkeiten von bis zu 500km/s zu erreichen, allerdings dürfte der Mikro-Tropfen hier lediglich ein paar Piko-Liter groß oder sogar kleiner sein. Die Menge von 100 Piko-Litern strömt durch eine Düse, während die andere Düse, die gegengerichtet ist, nochmal so viel liefert. Um die Zerstreuung der Mikrotröpfe durch deren eigene elektrische Aufladung zu vermeiden, sind sie so extrem klein gewählt und die Distanz bis zum Kollisionspunkt ebenso sehr kurz (einige Millimeter oder höchstens ein paar cm) ausgelegt. Die Mikrotröpfe haben hier nicht genug Zeit um sich zu zerspringen, wie z.B. bei einem Elektrosprayer der Fall ist, wobei dort die Mikro-Tröpfe durch das elektrostatische Feld nach dem sie aus der Düse sprühen, förmlich explodieren, weil die Moleküle drin durch die gleiche elektrische Aufladung voneinander wegfliegen. Die Mikrotropfen, die auf diese Weise schnell beschleunigt werden, sind nicht mehr kugelrund, sondern sehen vielmehr scheibenförmig mit einer kleine Spitze in der Mitte und einer leichten konusförmigen Verformungs-Tendenz aus, wobei ein sehr kleiner scheibenförmiger Rand hinten gebildet wird. Die Mikro-Tropfen, die in einer Reihe angeordnet aus beiden Düsen gegen einander losgesendet werden, können auf der gleichen Achsen-Linie sich bis zum Kollisionspunkt bewegen, oder auch unter einer geringfügig abgewinkelten Linie auf einander treffen. In dem Fall wären sie nicht auf einer Linie (180°), sondern unter einem Winkel von z.B. 176-179° auf einander treffen. Das hätte den Vorteil, weil die Mikro-Tröpfe, die nicht durch Kollision abgebremst werden, bzw. nicht miteinander kollidieren, nicht die Düse gegenüber treffen, sondern sie könnten auf einer Masse aus Liquid-Deuterium 32 treffen, die frei im Reaktor-Kammer liegen würde, oder durch eine Reaktor-Kammer-Rotation und durch Zentrifugalkraft an seine Hohlsphären-Wand 33 gleichmäßig radial verteilt, wobei die kinetische Energie der Mikro-Tropfen dort entweder absorbiert wird, oder erneut teilweise zum Kernfusion führt. Weil die Mikro-Tropfen reihenweise in einer Liquid-Strahlen-Form auf einander schießen, ist die Wahrscheinlichkeit dennoch sehr hoch, dass diese mit einander kollidieren, trotz eines Kreuzweges unter 179° Winkel.The extremely high pressure (several to dozens of Mbars, even gigabars) could destroy the high-pressure chamber, but it doesn't, because this pressure returns to the decay phase after 0.2 nanoseconds. The oscillation amplitude of the pulsating element is so small that the inertia of the material structure of the construction's massive high-pressure chamber walls alone provides sufficient stability for this pressure. However, the pressure is sufficient to accelerate two 100-picoliter microdroplets (or smaller) to several dozen to 50 km/s (or even faster for smaller droplets). Oscillating elements with a larger oscillation amplitude (e.g., 50µm) and a 10GHz frequency could achieve speeds of up to 500km/s, although the microdroplet in this case would likely be only a few picoliters in size or even smaller. The 100 picoliters flows through one nozzle, while the other nozzle, directed in the opposite direction, delivers twice as much. To prevent the microdroplets from scattering due to their own electrical charge, they are chosen to be extremely small, and the distance to the collision point is designed to be equally short (a few millimeters or at most a few centimeters). The microdroplets do not have enough time to shatter, as is the case with an electrosprayer, for example, where the microdroplets literally explode due to the electrostatic field after they spray from the nozzle, because the molecules within fly away from each other due to the same electrical charge. The microdroplets, which are rapidly accelerated in this way, are no longer spherical, but rather disc-shaped with a small point in the center and a slight conical deformation tendency, forming a very small disc-shaped rim at the rear. The microdroplets, which are launched from both nozzles in a row towards each other, can move along the same axis until the collision point, or they can collide at a slightly angled line. In this case, they would not collide in a line (180°), but at an angle of, for example, 176-179°. This would have the advantage that the microdroplets, which are not slowed down by collision or do not collide with each other, would not hit the nozzle opposite. Instead, they could hit a mass of
Die mathemische Kalkulationen und der Energieertrag wird wie folgt ermittelt:
- - 1pl enthält ca. 0,000 000 000 17g (0,17 Nanogramm) Deuterium im FlüssigZustand
- - Hier werden 200pl / Sekunde verbraucht und das ca. 220mal / s
- - Liquid Deuterium Dichte beträgt 169 kg / L
- - Das Verhältnis Gramm / Volumen wird mit 1:6 beim Liquid-Deuterium angegeben
- - 1g Deuterium-Fusions-Energie liefert äquivalent zu Verbrennung von ca. 11.000kg Kohle oder 9.000kg öl
- - 1pl contains approximately 0.000 000 000 17g (0.17 nanograms) of deuterium in liquid state
- - Here 200pl / second are consumed and this approx. 220 times / s
- - Liquid Deuterium density is 169 kg / L
- - The ratio gram / volume is given as 1:6 for liquid deuterium
- - 1g of deuterium fusion energy is equivalent to burning approximately 11,000kg of coal or 9,000kg of oil
Wenn in einem mittelgroßen Reaktor mit einer sehr kurzen Distanz zwischen seine beiden Düsen, ca. 2200 × 2 Mikro-Tropfen (je 100 Pikoliter) zu Kollision gesendet werden, ergibt sich eine Masse von 0,44 Mikroliter / Sekunde, was ca. 0,00007g Liquid-Deuterium pro Sekunde bedeutet, die in den beiden Fluidstrahlen gegeneinander abgegeben werden. Dafür ist der Äquivalent zu Öl-Verbrennung: 0,00007 × 9.000.000 = 0,63Kg/s (Fusionsmaterial), was ca. 2.270kg Ölverbrennungs-Energie / Stunde bedeutet. Das wäre äquivalent mit 2270 Öl-Verbrennung pro Stunde und dabei ca. 25MWh Energie freigesetzt. Diese Energie käme zu Stande, wenn alle Atome in Mikrotropfen fusionieren würden. Weil aber nur ca. 3% davon zu Fusion kommen, kommt es auf einer Leistung von 0,75MWh. Davon müssen die Energie-Aufwand für die Hochdruckerzeugung, Steuerung, Pumpen, Injektoren, Kühler-Systeme und Energie-Umwandler-Verluste abgezogen werden, was zum Schluss ca. 0,5MWh übrig bleiben. Das ist die Energie, die ein solcher Mini-Reaktor liefern würde. Bei Erhöhung der Mikro-Tropfen-Repetitionsrate oder Einbau von zwei parallel angetrieben Fusionskammern, kann die Leistung beliebig erhöht werden. 22.000 Mikro-Tropfen / Sekunde an jedem Kollisions-Strahl würden das Zehnfache an Energie liefern, was ca. 5MW bedeuten würde. Wenn man bedenkt, dass mit 1MWh ca. 4000 Haushalte mit Strom versorgt werden können, dann reichen die 5MWh für ca. 20.000 Haushalte (eine Kleinstadt) aus. Für die erleichterte Berechnung der freigesetzten Energie kann man davon ausgehen, dass immer zwei Mikro-Tröpfe mit insgesamt 200 Pikoliter, die auf einander treffen und dabei lediglich 6 Pikoliter miteinander fusionieren, ca. einen Nanogramm Deuterium Masse zu Fusion bringt, wobei eine Energie freigesetzt wird, die mit der Verbrennung von ca. 0,01 g Öl gleichgestellt wird.If approximately 2200 × 2 micro-droplets (100 picoliters each) are sent into collision in a medium-sized reactor with a very short distance between its two jets, the resulting mass is 0.44 microliters per second, which corresponds to approximately 0.00007 g of liquid deuterium per second being released into each other in the two fluid jets. The equivalent of this for oil combustion is: 0.00007 × 9,000,000 = 0.63 kg/s (fusion material), which corresponds to approximately 2,270 kg of oil combustion energy per hour. This would be equivalent to 2,270 oil combustions per hour, releasing approximately 25 MWh of energy. This energy would be generated if all atoms in the micro-droplets were to fuse. However, because only about 3% of this results in fusion, the output is 0.75 MWh. The energy required for high-pressure generation, control, pumps, injectors, cooling systems, and energy conversion losses must be deducted from this, leaving approximately 0.5 MWh. This is the energy that such a mini-reactor would deliver. By increasing the micro-droplet repetition rate or installing two parallel-driven fusion chambers, the output can be increased as desired. 22,000 micro-droplets per second at each collision beam would produce ten times the energy. which would equate to approximately 5MW. Considering that 1MWh can supply approximately 4,000 households with electricity, 5MWh is sufficient for approximately 20,000 households (a small town). To simplify the calculation of the released energy, one can assume that whenever two micro-droplets with a total of 200 picoliters collide, fusing only 6 picoliters, approximately one nanogram of deuterium mass is fused, releasing an energy equivalent to the combustion of approximately 0.01 g of oil.
Die Mikrotropfen mit einem Volumen von 100 pl Liquid-Deuterium bilden je Mikrotropfen, der wie eine Kugel mit einem Radius von ca. 0,0288mm (28,8µm) bzw. wie eine Scheibe mit dem gleichen Durchmesser aussieht. Das ist die Mikro-Tropfen-Größe, die hier beschleunigt wird. So groß oder geringfügig grösser, sollte auch der Durchmesser der Düse sein, wenn Mikrotropfen in der Größe erzeugt werden sollen. Um die Geschwindigkeiten von 50km/s pro Sekunde zu erreichen, beträgt der notwendige Druck für den Flüssigkeitsstrahl (Flüssig-Deuterium-Strahl) etwa 2MBar kontinuierlich, oder Impulsartig ca. 1,6 × 109 Bar (ca. 1,6 GigaBar). Das ist ein sehr hoher Druck und dem könnte kein Material standhalten. Aber hier ist, wie bereits beschrieben, etwas Anderes noch im Spiel, was dem Druck standhält: die Massenträgheit der massiven Hochdruckkammer-Wände. Weil der Druck nur während 0,1ns erzeugt wird und danach gleich nachlässt, wobei die Verdrängung lediglich 100 Pikoliter beträgt, ist keine Beschädigung der Konstruktion zu erwarten.The microdroplets, each with a volume of 100 pl of liquid deuterium, form a microdroplet that resembles a sphere with a radius of approximately 0.0288 mm (28.8 µm) or a disk with the same diameter. This is the microdroplet size that is being accelerated here. The diameter of the nozzle should be this size, or slightly larger, if microdroplets of this size are to be produced. To achieve speeds of 50 km/s per second, the required pressure for the liquid jet (liquid deuterium jet) is approximately 2 Mbar continuously, or approximately 1.6 × 10 9 bar (approximately 1.6 gigabar) in pulses. This is a very high pressure, and no material could withstand it. But here, as already described, something else is at play that can withstand the pressure: the inertia of the massive high-pressure chamber walls. Because the pressure is only generated for 0.1 ns and then immediately decreases, with the displacement being only 100 picoliters, no damage to the structure is to be expected.
Um die Fusionsvorgänge zu optimieren, besteht die Möglichkeit den Mikrotropfen so zu laden, dass er je einen positiv geladenen Kern und eine negativ geladene Hülle, beides aus Atomaren-/ Molekülen-Gruppen bestehend (oder umgekehrt), aufweist. Hier müsste zuerst ein Mikrotropfen aus einer kleinen Molekülen-Gruppe positiv geladen werden und unmittelbar nachdem sie aus der Düse austritt, mit einem weiteren Mikrotropfen mit einer Molekülen-Gruppe, die negativ geladen sind aus einer anderen direkt benachbarten Düse treffen, die in die gleiche Richtung schießt und unter einen sehr engen Winkel aufeinander zu steuern und dann die Reise gemeinsam bis zum Treffpunkt mit der entgegenkommenden Fluidstrahl aus zwei anderen gegenüberliegenden Düsen antreten. In dem Fall, wäre die äußere Hülle der Mikrotropfen negativ geladen und könnte durch eine positiv geladene Elektrode angezogen und beschleunigt werden. Ein solcher Mikrotropfen kann sehr stark elektrostatisch aufgeladen werden und sie würde dabei nicht zerspringen, sondern als kompakte Mikrotropfen (fast wie neutrale Tropfen) reisen. Das gleiche, nur anders geladen, geschieht mit den Mikrotropfen aus der gegenüber liegenden Düsen, die gegen diese ebenso gleichzeitig schießen. In Kollisionspunkt treffen sich atomare Gruppen aufeinander, die unterschiedlich geladen sind. Die „Außenhülle“ 8 eines Mikro-Tropfens ist dabei positiv geladen, während bei dem anderen Mikro-Tropfen, der zu Kollisionspunkt eilt, deren „Außenhülle“ negativ geladen ist. Somit ziehen die beiden Mikro-Tropfen einander an.To optimize the fusion processes, it is possible to charge the microdroplet so that it has a positively charged core and a negatively charged shell, both consisting of groups of atoms/molecules (or vice versa). Here, a microdroplet consisting of a small group of molecules would first have to be positively charged. Immediately after emerging from the nozzle, it would collide with another microdroplet containing a group of negatively charged molecules from another directly adjacent nozzle, which shoots in the same direction and steers towards each other at a very narrow angle. They then travel together until they meet the oncoming fluid jet from two other opposite nozzles. In this case, the outer shell of the microdroplet would be negatively charged and could be attracted and accelerated by a positively charged electrode. Such a microdroplet can be highly electrostatically charged, and it would not shatter, but travel as compact microdroplets (almost like neutral droplets). The same thing happens, only differently charged, with the microdroplets from the opposite nozzles, which also shoot at them simultaneously. At the collision point, groups of atoms with different charges collide. The "outer shell" 8 of one micro-droplet is positively charged, while the "outer shell" of the other micro-droplet, which is rushing toward the collision point, is negatively charged. Thus, the two micro-droplets attract each other.
Zu erwähnen ist, dass der Reaktor auch mit Schwerem-Wasser funktionieren müsste. Zwei Flüssigkeitsstrahlen, die aus schwerem Wasser bestehen, die gegeneinander mit je 300km/s beschleunigt werden, würden auch zu Kernfusion der Deuterium-Atome führen, obwohl sie im Molekular-Bindung sich befinden. Ebenso müsste eine Zweistrahlen-Technik, wobei einer aus schwerem (D2O) und der andere aus superschwerem Wasser (T2O) besteht, gut funktionieren können. Die Repetitionsrate der elektrischen Impulse für das Piezoelement ist dabei zwar nicht sehr hoch (in unserem Beispiel ca. 2200Hz), aber die Verformung des Elements geschieht sehr schnell (10GHz). Innerhalb von 0,1ns soll eine bzw. mehrere Schwingungen mit einer Amplitude von 2-5 Mikrometern stattfinden. Die Fläche (Druck-Fläche) 31 des Elements 7 auf der Dehnseite 34, die ca. 200-mal grösser ist, als der Kreisflächen-Projektion des Durchmessers der Düse bzw. der Kreisfläche, die den gleichen Durchmesser hat wie der Mikro-Tropfen, wird eine sehr schnelle Verdrängung des Fluides pro Impuls bewirken und dabei ca. 250 Pikoliter Ausstoß aus den Düsen anstreben. Ca. 50 Pikoliter an Ausdehnung gehen an die mikroskopischen Elastizitätsgrad trotz massiven Hochdruckkammerwände und deren Massenträgheit verloren, obwohl sie makroskopisch starr scheinen und aus massiven Edelstahl gebaut sind, während der Rest, ca. 200 Pikoliter an Ausdehnungsvolumen und Verdrängung auf das Fluid übergeht. Die Hochdruckkammer soll aus einem Stück gebaut sein und nicht aus mehreren Wänden zusammengeschweißt. Die Unnachgiebigkeit der Kammer-Konstruktion ist sehr wichtig für das Erreichen der hohen Strahlgeschwindigkeiten. Durch die 200-Pikoliter-Verdrängung innerhalb 0,1ns wird eine Beschleunigung der beiden je 100 Pikoliter-Mikrotropfen auf je einer Geschwindigkeit von 50km/s erreicht. Weil deren Düsen (auch aus massivem und hartem Material hergestellt) gegeneinander gerichtet sind, treffen mit dieser Geschwindigkeit sich die beiden Mikro-Tropfen auf einander. Dadurch, dass die beiden Mikro-Tropfen jeweils am Düsen-Ausgang 12 zusätzlich und unterschiedlich elektrisiert werden, werden sie dementsprechend durch die beiden Ring-Elektroden (15, 16) weiter zu einander zum Kollidieren im Kollisionspunkt 11 beschleunigt. Es ist zwar eine Herausforderung die beiden Mikro-Tropfen gegeneinander exakt und zum gleichen Zeitpunkt auf dem Kollisionspunkt zu bringen, aber weil diese viel grösser als z.B. einzige Ionen sind, ist dennoch eine optimale Ausrichtung technisch machbar. Hinzu kommt hinzu, dass die Mikro-Tröpfe durch deren unterschiedliche elektrische Ladung und immer stärker werdende elektrostatische Anziehungskraft zu einander, die letzten Nano-Kurs-Korrekturen selber ausführen.It's worth mentioning that the reactor would also have to function with heavy water. Two liquid jets consisting of heavy water, each accelerated against each other at 300 km/s, would also lead to nuclear fusion of the deuterium atoms, even though they are in molecular bonding. A two-beam technique, with one consisting of heavy water ( D2O ) and the other of superheavy water ( T2O ), should also work well. The repetition rate of the electrical pulses for the piezo element is not very high (in our example, approximately 2200 Hz), but the deformation of the element occurs very quickly (10 GHz). One or more oscillations with an amplitude of 2-5 micrometers should occur within 0.1 ns. The surface area (pressure area) 31 of
Die größte Gefahr bei der elektrischen Aufladung der Mikro-Tropfen ist, deren Zerspringen / Explosion, unmittelbar nachdem sie die Düsen verlassen haben. Die elektrostatischen Felder können gegen strukturelle Stabilität arbeiten und die Atom-Gruppen drin auseinanderbringen, bis der Mikro-Tropfen zerspringt. Dieser Effekt tritt z.B. bei Elektro-Spray-Erzeuger. Während das Zerspringen der Mikro-Tropfen dort durch elektrostatische Aufladung zustande kommen soll, ist dieser Effekt in unseren Fall nicht erwünscht und gilt zu vermeiden. Durch die Parabel-Spiegel-Förmigen Elektroden an jede Düse werden die elektrostatischen Felder so generiert, dass die Mikrotröpfe noch nicht auseinandergehen, solange sie Unterwegs sind. Allerdings bei unserem kurzen Fluidstrahlen-Wege kommt dieser Effekt so gut wie gar nicht zustande. Der Weg bis zum Kollisionspunkt ist dabei sehr kurz und kann einige mm oder gar cm betragen, wobei die Zeit nicht mehr ausreicht, den Mikrotropfen elektrostatisch zu zerspringen. Die elektrostatischen Felder werden entlang des Flugwegs den Mikrotröpfen konzentriert aufgebaut und verleihen denen einen zusätzlichen Schub. Das elektrische Feld draußen, bewirkt zusätzlich, dass die Coulombs-Kräfte in den Mikro-Tropfen weitgehend unterdrückt werden, sodass ein Zerspringen des Mikro-Tropfens auch bei einem längeren Weg, verhindert wird. Unmittelbar bevor sie den Kollisionspunkt erreichen (ein paar Mikrometer bis zu Kollision) werden die elektrostatischen Felder an den Parabel-Elektroden extrem schnell abgeschaltet, damit sie neutral werden, was durch fehlenden des Außen-Faktors, bzw. des elektrostatischen Feldes, eine wichtige Stabilisierungs-Komponente für den Mikro-Tropfen plötzlich fehlt. Der Mikro-Tropf fängt an sich zu destabilisieren, aber er fliegt weiter immerhin mit dutzenden km/s auf dem andern Mikro-Tropfen zu, bei der auch das gleiche Passiert. Die beiden Mikro-Tröpfe erreichen den Kollisionspunkt und weil sie unterschiedlich geladen sind, ziehen sie sich dabei vermehrt an einander. Angekommen an einer sehr kurzen Distanz reichen zwar deren elektrostatischen Ladungen aus, um sie zum Zerspringen zu bringen, allerdings die Zeit nicht mehr. Es kann zwar bei starker elektrostatischen Ladung auch passieren, dass sie unmittelbar vor der physischen Kollision miteinander, sich zerspringen, aber die dabei entstandenen Atom-Gruppen, dennoch in einer beachtlichen Anzahl mit den Gruppen aus der entgegenkommenden Mikro-Tropfen kollidieren.The greatest danger of electrically charging micro-droplets is their shattering/exploding immediately after they leave the nozzles. The electrostatic fields can work against structural stability and separate the atomic groups within until the micro-droplet shatters. This effect occurs, for example, in electrospray generators. While the shattering of the micro-droplets is supposed to be caused by electrostatic charging there, in our case this effect is undesirable and must be avoided. The parabolic mirror-shaped electrodes on each nozzle generate the electrostatic fields in such a way that the micro-droplets do not shatter while they are in motion. However, with our short fluid jet path, this effect hardly occurs at all. The path to the collision point is very short and can be a few mm or even cm, although this time is no longer sufficient to shatter the micro-droplets electrostatically. The electrostatic fields are concentrated along the flight path of the micro-droplets and give them additional thrust. The external electric field also largely suppresses the Coulomb forces in the micro-droplets, preventing them from shattering even over longer distances. Immediately before they reach the collision point (a few micrometers away from collision), the electrostatic fields at the parabolic electrodes are switched off extremely quickly so that they become neutral. Due to the lack of the external factor, or electrostatic field, an important stabilizing component for the micro-droplet is suddenly missing. The micro-droplet begins to destabilize, but continues to fly at dozens of km/s towards the other micro-droplet, which also experiences the same thing. The two micro-droplets reach the collision point and, because they have different charges, they attract each other more and more. When they reach a very short distance, their electrostatic charges are sufficient to cause them to shatter, but the time is no longer sufficient. Although it can happen that, in the case of a strong electrostatic charge, they shatter immediately before the physical collision with each other, the resulting atom groups still collide in a considerable number with the groups from the oncoming micro-droplets.
Die elektrische Ladung, die in den Mikrotröpfen drin sich befindet und eine zusätzliche Entladung zwischen den Düsen und der jeweils auf den zugewandten Ringen-Elektroden-Oberflächen, bewirken, dass die Mikro-Tropfen schnell werden. Bei der Kollision kommt es zusätzlich zu einer Korona-Entladung beider Mikrotröpfe, sowie zum Kernfusion von einer beachtlichen Anzahl an Atomen, die dann gleichzeitig explosionsartig in atomarer Ebene und ionisierten Teilchen zerlegt werden. Die beiden explodierenden Mikrotröpfe geben atomare Gruppen oder Ionen frei, die dann mit hoher Geschwindigkeit jeweils auf die zulaufenden nachfolgenden Mikro-Tropfen treffen und teilweise weiterhin zum Kern-Fusion führen. Es treffen sich zwar nicht alle atomaren Gruppen oder Ionen auf einander (nur ca. 10-20% davon), aber das reicht für eine nutzbare Fusionsenergie-Freisetzung. Somit, sobald in dem Reaktor einmal die Fusion gezündet wird, dann kommt es mit Leichtigkeit zu weiteren Kernfusions-Reaktionen aus den nachfolgend eintreffenden Mikro-Tropfen, die dann nicht unbedingt den exakten Kollisionspunkt erreichen müssen, um zu fusionieren.The electrical charge contained within the microdroplets and an additional discharge between the nozzles and the one on the facing ring-electrode surfaces cause the microdroplets to accelerate. The collision also triggers a corona discharge in both microdroplets, as well as the nuclear fusion of a considerable number of atoms, which are then simultaneously and explosively broken down into atomic particles and ionized particles. The two exploding microdroplets release atomic groups or ions, which then collide with the approaching microdroplets at high speed, partially leading to further nuclear fusion. Although not all atomic groups or ions collide (only about 10-20%), this is enough to release usable fusion energy. Thus, once fusion is ignited in the reactor, further nuclear fusion reactions easily occur from the subsequently arriving micro-droplets, which then do not necessarily have to reach the exact collision point in order to fuse.
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Je nach Reaktor-Verwendung können dabei kleinere oder auch Leistungen generiert werden. Kleinere Reaktoren, die so einige MW an Energie erzeugen, können als Antriebs-Energie-Quelle für Schiffe / Container-Schiffe dienen. Noch kleinere Mikro-Fusions-Reaktoren (bis 100KWh) wären sowohl für stationäre, als auch für mobile Zwecke gut geeignet, um z.B. Fahrzeuge anzutreiben.Depending on the reactor's application, smaller or even larger power outputs can be generated. Smaller reactors, generating several megawatts of energy, can serve as propulsion energy sources for ships or container ships. Even smaller micro-fusion reactors (up to 100 kWh) would be well suited for both stationary and mobile applications, such as powering vehicles.
Die Variante aus der
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Ähnliche Beschleunigungstechniken für die Mikro-Tropfen sind auch bei Tintenstrahldruckern zu beobachten. Diese erzeugen ebenso Mikrotröpfen in Pikoliter-Bereich (zwischen 3 und 40 Pikoliter). Allerdings erreichen dort die Mikro-Tropfen lediglich ca. 5 - 100m/s, weil mehr auch nicht erforderlich ist. Zudem sind die Schwingfrequenzen der Piezoelemente deutlich niedriger (KHz Bereich) ausgelegt. Hier bei der Erfindung sind 10GHz-Piezoelemente eingebaut, die mit 2-5µm Amplitude schwingen, wodurch die Mikrotröpfe bis auf 20-50km/s beschleunigt werden können.Similar acceleration techniques for microdroplets can also be observed in inkjet printers. These also produce microdroplets in the picoliter range (between 3 and 40 picoliters). However, in these printers, the microdroplets only reach speeds of approximately 5–100 m/s, because more is not necessary. Furthermore, the oscillation frequencies of the piezo elements are designed to be significantly lower (in the kHz range). The invention incorporates 10 GHz piezo elements that oscillate at 2–5 µm amplitudes, allowing the microdroplets to be accelerated to speeds of up to 20–50 km/s.
Die Pikoliter-Mikro-Tropfen, die elektrisch zusätzlich beschleunigt werden, können durch eine elektrostatische Kumulations-Linse (Ringelektrode) oder elektromagnetischen Spule für einen genaueren Treffpunkt abgelenkt werden. Weil die Mikrotropfen der beiden Düsen, jeweils unterschiedlich geladen sind, ziehen sie sich unmittelbar vor der Kollision nochmal einander an, somit absolvieren sie selbstständig Auto-Kurs-Korrekturen im Nanobereich (
Für eine zusätzliche Beschleunigung, können auch Laserbeschleunigungs-Methoden angewendet werden, weil damit die Mikro-Tropfen sehr hoch beschleunigt werden können, sie sind jedoch etwas ineffizienter, was dem Energieverbrauch angeht. Dafür sind zwei Laserquellen (41 und 42) erforderlich, die kurze, aber sehr intensive Impulse aus gebündelten Laserstrahlen emittieren (
Im Gegensatz zu einem kontinuierlichen Fluidstrahl, weist der Mikro-Tropfen-Strahlen-Formation (Mikro-Tropfen-Kette) zahlreiche Vorteile auf. Sie kann deutlich höher beschleunigt werden und die Fusionsreaktionen können kontinuierlicher ablaufen, weil der Druck auf Mikrotröpfen durch Piezoelemente (7, 45) einfacher generiert werden kann. Zudem wird die Hochdruckkammer durch Injizieren kleiner Fluidmengen während der Pause-Zeiten zwischen zwei Mikro-Tropfen-Abgaben, sehr effizient nachgefüllt, sodass der Druckimpuls immer wieder gleich bleibt.In contrast to a continuous fluid jet, the microdroplet jet formation (microdroplet chain) offers numerous advantages. It can be accelerated significantly higher, and the fusion reactions can proceed more continuously because the pressure on the microdroplets can be more easily generated using piezoelectric elements (7, 45). Furthermore, the high-pressure chamber is very efficiently refilled by injecting small amounts of fluid during the pause times between two microdroplet releases, ensuring the pressure pulse remains constant.
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Alternativ ist auch eine Beschleunigung von zwei gleich geladene Mikrotropfen, die miteinander kollidieren sollen, die allerdings unmittelbar davor oder genau im Kollisionspunkt durch einen Elektronenstrahl neutralisiert werden (
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In die Reaktor-Kammer kann zusätzlich eine geringe Menge aus Liquid-Deuterium oder anderes fusionsfähiges Material, die die Mikro-Tröpfen, die ohne Kollision den Kollisionspunkt passieren, auffängt, angebracht werden, um die Reaktor-Kammerwand 62 vor einem vorzeitigen Erodieren zu schützen.In addition, a small amount of liquid deuterium or other fusible material can be placed in the reactor chamber to collect the micro-droplets that pass the collision point without collision, in order to protect the
Zu erwähnen ist, dass bei Verwendung von sehr kleinen Mikro-Tröpfen (ca. 0,7 Pikoliter oder kleiner), als Brennstoff für die Fusionsvorgänge auch schweres Wasser oder sogar einfaches Wasser 67 geeignet ist (
Die Orientierung der Dipol-Moleküle ist abhängig von dem Außen-Einfluss der Felder, bzw. der Elektromagnet-Feldstärke und bei Mikrowellen-Strahlung erfolgt blitzartig. Die maximale Frequenz, mit der die Dipole drehen können, beträgt ca. 22GHz. Bis zu dieser Mikrowellen-Frequenz kann man die Moleküle drehen und die Gesamtmasse des Fluides ausdehnen und zusammenziehen lassen. Die Ausdehnung ist zwar extrem geringfügig, aber in der Längsachse der Kapillar-Hochdruckkammer, deren Länge einige Millimeter oder gar einige Zentimeter beträgt, wird eine ausreichende longitudinale Ausdehnung verursacht, die einen extrem hohen Druck generiert, der einen Mikrotropfen / Pikotropfen mit 50km/s bis weit über 100km/s beschleunigen kann. Je länger die Kapillar-Hochdruckkammer ist, desto grösser ist die longitudinale Ausdehnung. Diese kann ca. 0,1 - 0,05% der Gesamtlänge der Fluid-Säule in die Kapillar-Hochdruckkammer betragen. Bei einer Länge von 50mm bedeutet das eine Ausdehnung von 0,05mm. Auch das Zusammenziehen beträgt ca. 0,05mm Weg, sodass von Minimum auf Maximum ca. 0,1mm (0,05mm + 0,05mm) am offenen Ende der Fluid-Säule die Moleküle in Bewegung sind, was mit ca. 22GHz abläuft. Eine 0,1mm fluktuierende Ausdehnung der Fluid-Säule macht mindestens 100km/s Beschleunigung für den Nanotropfen / Pikotropfen am offenen Ende aus. Weil die Länge der Fluid-Säule in die Kapillar-Hochdruckkammer mit 22GHz schwingt, wäre die „Fluid-Massen-Integrität“ nicht mehr gewährleistet. Aber die Schwingungen sind nicht kontinuierlich, sondern impulsartig und möglichst extrem kurz (ca. 45 Pikosekunden).The orientation of the dipole molecules depends on the external influence of the fields, or rather the electromagnetic field strength, and in the case of microwave radiation, this occurs instantaneously. The maximum frequency at which the dipoles can rotate is approximately 22 GHz. Up to this microwave frequency, the molecules can be rotated, causing the total mass of the fluid to expand and contract. Although the expansion is extremely slight, sufficient longitudinal expansion is caused along the longitudinal axis of the capillary high-pressure chamber, which is a few millimeters or even a few centimeters long, generating extremely high pressure, which can accelerate a microdroplet/picodroplet from 50 km/s to well over 100 km/s. The longer the capillary high-pressure chamber, the greater the longitudinal expansion. This can amount to approximately 0.1–0.05% of the total length of the fluid column in the capillary high-pressure chamber. At a length of 50 mm, this corresponds to an expansion of 0.05 mm. The contraction also amounts to approximately 0.05 mm, so that from minimum to maximum, the molecules at the open end of the fluid column are in motion by approximately 0.1 mm (0.05 mm + 0.05 mm), which occurs at approximately 22 GHz. A 0.1 mm fluctuating expansion of the fluid column corresponds to an acceleration of at least 100 km/s for the nanodroplet/picodroplet at the open end. Because the length of the fluid column oscillates at 22 GHz into the capillary high-pressure chamber, the "fluid mass integrity" would no longer be guaranteed. However, the oscillations are not continuous, but pulsed and as short as possible (approximately 45 picoseconds).
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Das Wassermolekül besitzt auf Grund der unterschiedlichen Elektronendichte der Sauerstoff- und Wasserstoff-Atome ein elektrisches Dipolmoment. In flüssigem Wasser erzeugen diese molekularen Dipole ein elektrisches Feld, dessen Stärke auf einer Femtosekunden-Zeitskala (1 fs = 10-15 Sekunden) fluktuiert und für kurze Zeit Spitzenwerte sogar bis zu 300 MV/cm erreicht. Bei solchen elektrischen Feldern wird ein Elektron seinen gebundenen Zustand im Wassermolekül (H2O) verlassen und durch eine Energiebarriere in die umgebende Flüssigkeit tunneln, (quantenmechanische Ionisationsprozess). Allerdings kehrt das Elektron extrem schnell in seinem Ausgangszustand zurück, weil das fluktuierende Feld keine Vorzugsrichtung aufweist und das Elektron deshalb nicht vom Ort der lonisation sich entfernen kann. Wegen der hocheffizienten Ladungsrekombination bleibt die Zahl freier Elektronen sehr gering (weniger als ein Milliardstel der Zahl von Wassermolekülen). Ein äußeres elektrisches Feld im Frequenzbereich von ca. 1,1 bis 1,2 Terahertz (1,1 - 1,2 × 1012 Hz), das über zwei Elektroden-Paare (76, 77) oder zwei Strahlenquellen generiert wird, kann die Anzahl freier Elektronen um den Faktor 1000 erhöhen. Das THz-Feld besitzt eine maximale Stärke von 2,5 MV/cm, es hat jedoch eine räumliche Vorzugsrichtung. Entlang dieser Vorzugsrichtung werden die durch das fluktuierende Feld erzeugten Elektronen beschleunigt und erreichen eine kinetische Energie von ca. 11 eV, was die Ionisationsenergie des Wassermoleküls entspricht. Das unterdrückt die Ladungsrekombination am Ionisationsort. Die Elektronen bewegen sich über Distanzen von vielen Nanometern bevor sie an einem anderen Ort in der Flüssigkeit lokalisiert werden. Dieser Effekt kann hier für unsere Zwecke benutzt werden, indem zwei elektrische Felder im THz-Bereich auf jede Fluidstrahlen-Formation generiert werden, unmittelbar, nachdem die Mikro-Tröpfe die Düsen verlassen. Die Elektronen in den Mikro-Tröpfen wären dabei teilweise ungebunden und eine elektrische Beschleunigung der Mikro-Tröpfe wäre deutlich effizienter 1000-mal höher). Das würde bedeuten, die Mikro-Tröpfen könnten bei einer Austrittsgeschwindigkeit von lediglich 1km/s aus der Düse, bis auf 1000km/s elektrisch auf dem Weg zum Kollisionspunkt, beschleunigt werden. Bei dieser Aufprallgeschwindigkeit sind die herkömmlichen Wassertropfen sehr wohl fusionsfähig und im Kollisionspunkt wäre eine enorm hohe Energie pro Mikro-Tropfen-Kollision freigesetzt (
Auf der
Für die Dipol-Orientierung der Wassermoleküle können auch Elektromagneten 71 oder eventuell starke Dauermagneten 72 verwendet werden. Diese Felder würden allerdings die Wassermoleküle von der Düse bis zum Kollisionspunkt begleiten und die Moleküle so anordnen, dass sie mit den Wasserstoffatomen (69) nach vorne gedreht, in Kollisionsrichtung fliegen (
Die hier beschrieben Fusions-Reaktoren sind leichter, kompakter und sollen einen relativ guten Wirkungsgrad bzw. eine positive, kommerziell nutzbare Energie-Bilanz aufweisen. Durch die Verwendung von Mikro-Tröpfen statt Fluidstrahlen, werden einige Vorteile bei der Optimierung der Fusionsvorgänge erreicht. Im Gegensatz zu den Reaktoren, die mit gegeneinander kollidierenden Fluidstrahlen arbeiten, sind hier gravierende Unterschiede zu verzeichnen. Die Mikro-Tropfen werden hier mit einer völlig anderen Technik herausgepresst und weil sie einzeln beschleunigt werden, können die Mikro-Tropfen-Reaktor-Ausführungen deutlich höhere Kollisionsgeschwindigkeiten, sowie eine verbesserte Output-EnergieSteuerung erreichen. Zudem werden hier signifikant kleinere Belastungen an Hochdruckkammern generiert, als bei den Fluidstrahl-Varianten, was eine längere Haltbarkeit der dafür verwendeten Materialien bewirkt. Die extrem kleinen Hochdruckkammern, die in einigen Ausführungen lediglich 1 - 100Pikoliter an Volumen aufweisen, die sehr dicke, stabile Wände haben (einige cm oder dutzende cm Wandstärke), können sehr hohe Druckwerte (Millionen oder sogar Milliarden Bar) aushalten, weil der Druck dort lediglich ca. 0,1ns dauert. Nicht die Materialstärke, sondern vielmehr die Massenträgheit der Wände garantiert die Stabilität der Konstruktion. Die Druckwellen, die innerhalb von 0,1ns in die Kammerwände geleitet werden, werden durch die Massenträgheit vollständig absorbiert, sodass keine Beschädigungen an der Konstruktion zu erwarten sind. The fusion reactors described here are lighter, more compact, and are said to have relatively high efficiency and a positive, commercially viable energy balance. By using microdroplets instead of fluid jets, several advantages are achieved in optimizing the fusion processes. In contrast to reactors that operate with colliding fluid jets, there are significant differences. The microdroplets are extruded using a completely different technique, and because they are accelerated individually, the microdroplet reactor designs can achieve significantly higher collision velocities and improved output energy control. Furthermore, significantly lower loads are generated on the high-pressure chambers than with the fluid jet variants, which results in a longer service life of the materials used. The extremely small high-pressure chambers, some designs with a volume of only 1-100 picoliters, have very thick, stable walls (a few centimeters or dozens of centimeters thick), and can withstand very high pressures (millions or even billions of bars) because the pressure lasts only approximately 0.1 ns. It is not the material thickness, but rather the inertia of the walls that guarantees the stability of the structure. The pressure waves that are directed into the chamber walls within 0.1 ns are completely absorbed by the inertia, so no damage to the structure is to be expected.
Vor allem auch die sehr geringe Verdrängung von 1 - 100 Pikoliter, macht sehr viel aus, dass die Konstruktion stabil bleibt. Der Einbau von harten Materialien ist auch hier erforderlich, damit keine Mikrorisse entstehen können. Dennoch weisen die Fluidstrahl-Fusions-Reaktoren einen Vorteil auf, gegenüber der Variante mit Mikro-Tropfen. Bei Fluidstrahl-Reaktoren mit kontinuierlichen Fluidstrahlen, bzw. Fluidstrahlen-Impulse, werden zum Kollisionspunkt stets nachschiebende Moleküle / Atome zum Kollisionspunkt eilen, die auf den vorderen, die schon im Kollisionspunkt angekommen sind, einen enorm hohen Anpresskraft ausüben (ähnlich wie bei einem Zug, der gegen eine Fels-Wand fahren würde, wobei die hinteren Wagons den Lok durch die Massenträgheit weiterhin mit immer höher werdenden Kraft schieben), wodurch eine gute Energiebilanz durch Kernfusion entsteht. Bei der Mikro-Tropfen-Fusions-Technik fehlt dieser Ansatz, allerdings wird das durch die weitgehend höhere kinetische Energie ausgeglichen. Eine hohe Repetitionsrate, wobei zwischen den einzelnen Tropfen lediglich 0,5 bis 18 Durchmesser-Längen vorhanden wären, würde auch hier die „Anpresskraft“ (Druck) im Kollisionspunkt steigern lassen.Above all, the very low displacement of 1-100 picoliters is crucial to ensuring the structure remains stable. The use of hard materials is also necessary here to prevent microcracks from forming. Nevertheless, fluid jet fusion reactors have an advantage over the micro-droplet variant. In fluid jet reactors with continuous fluid jets, or fluid jet pulses, molecules/atoms that are constantly pushing behind them rush to the collision point, exerting an enormously high contact force on the front ones that have already reached the collision point (similar to a train crashing into a rock face, with the rear cars continuing to push the locomotive with ever-increasing force due to inertia), thus creating a good energy balance through nuclear fusion. Micro-droplet fusion technology lacks this approach, but this is offset by the largely higher kinetic energy. A high repetition rate, with only 0.5 to 18 diameter lengths between the individual drops, would also increase the “contact force” (pressure) at the collision point.
Auf den
Das Nachfüllen des Fusion-Brennstoffs kann hier direkt in das Kapillar (Kapillar-Hochdruckkammer) erfolgen. Es kann direkt durch einen Injektor über die Düsen-Öffnung in die Kapillar-Kammer während der Pausen zwischen zwei Impulsen, die jeweils einen Mikro-Tropfen generieren, eingespritzt werden.The fusion fuel can be refilled directly into the capillary (high-pressure capillary chamber). It can be injected directly into the capillary chamber by an injector through the nozzle opening during the pauses between two pulses, each of which generates a micro-droplet.
Auf der
Zu erwähnen ist, dass die die Pikoliter-Mikro-Tropfen auch durch elektrostatische Felder erzeugt werden können, wenn die Flüssigkeit in Kapillar-Hochdruckkammer in die Längsachse 82 durch dielektrische Polarisation bzw. Orientierungspolarisation ausgedehnt wird. Dafür wären für jede Kapillar-Hochdruckkammer, jeweils eine Elektrode 86 in die Kapillar-Hochdruckkammer und eine weitere Elektrode 87 in dem offenen Enden / Ausgängen der Kapillar-Hochdruckkammer erforderlich. Auf der
Der Reaktor, der auf diese Weise gebaut ist, kann leider nach einigen Tagen oder Wochen Dauerbetrieb, schon soweit amortisiert werden, dass er neue Ersatzteile braucht. Die am stärksten beanspruchten und abnutzbaren Teile sind der Fluidbeschleuniger und die Düsen, bzw. die beiden Kapillar-Hochdruckkammern. Es gibt allerding fast täglich Meldungen über neue, bessere und langlebige Materialien, die auch hier eingesetzt werden können.Unfortunately, a reactor constructed this way can be so depreciated after just a few days or weeks of continuous operation that it requires new spare parts. The most stressed and wear-prone parts are the fluid accelerator and the nozzles, or rather, the two capillary high-pressure chambers. However, there are almost daily reports of new, better, and more durable materials that can also be used here.
Für den Fluidbeschleuniger können auch Carbon-Meta-Materialien mit im Kristallgitter dotierten Cu-Atomen, als Beschleunigungs-Aktoren / Carbon-Metamaterial-Aktoren 120 eingebaut werden (
Das Ausführungsbeispiel auf der
Durch die Molekülgeometrie des D2O entsteht ein negativ und positiv geladener Bereich im Molekül. Solch einen molekulargeometrischen Zustand bildet ein Dipol, was sowohl beim H2O, als auch D2O zustande kommt. Befindet sich nun ein elektrisches Feld in der Nähe eines Dipols, wird dieser ausgerichtet, ähnlich den Elementarmagneten in einem magnetischen Stoff. Auf der
Auf der
Jede Methode, die eine Drehung der Dipol-Moleküle bewirkt, kann für die Ausdehnung verwendet werden. Die Drehung der Moleküle soll allerdings komplett simultan erfolgen und die Moleküle müssen dabei alle die gleiche Ausrichtung erhalten. Hinzu kommt, dass die Energie für die Drehung der Dipole, innerhalb von 0,01 - 0,1ns voll entfaltet werden muss. Außer durch Mikrowellen, kann man die Dipol-Ausrichtung auch durch Laserstrahlen bewerkstelligen. In dem Fall müssen extrem kurze Laser-Impulse emittiert werden, die die Dipol-Moleküle simultan drehen können. Durch die Laser-induzierte Ausdehnung kann man die Flüssigkeit innerhalb von weniger als 0,1ns geringfügig ausdehnen. Ebenso es ist möglich, durch sehr starke Magnetfeld-Impulse, die Spin-Achsen-Richtung der Atome zu beeinflussen. Durch die thermische Energie der Kerne bei normalen Temperaturen sind die Dipolmomente fast vollständig isotrop ausgerichtet. Hier nutzt man die Tatsache, dass die Atomkerne von Wasserstoff (Protonen) einen Eigendrehimpuls (Spin) und damit verknüpft ein magnetisches Dipolmoment besitzen. Wird ein solcher Kern in ein statisches magnetisches Feld gebracht, so ist seine Energie am niedrigsten, wenn das magnetische Dipolmoment zum Feld-Vektor parallel ausgerichtet ist. Auf Atomkerne wirkt ein Drehmoment, das die Richtung des magnetischen Moments in die Richtung des Magnetfeldes zu orientieren versucht. Wegen des Eigendrehimpulses des Atomkerns und der Drehimpulserhaltung resultiert daraus die Präzessionsbewegung des Kerns. Die Präzessionsbewegung der Kernspins erfolgt mit der Larmorfrequenz. Sie hängt von der Stärke des äußeren Magnetfeldes und vom Kern ab. Für Protonen bei 1 Tesla beträgt sie ca. 42,58 MHz. Ein hochfrequentes Zusatzfeld, das orthogonal zum statischen Magnetfeld in der Transversalebene schwingt und dessen Frequenz mit der Larmorfrequenz in Resonanz ist, lenkt die Kerne phasensynchron aus ihrer zufälligen, aktuellen Lage zum statischen Feld aus. Die Magnetisierung wird aus der Richtung des statischen Feldes gekippt, es entsteht eine Transversalmagnetisierung, die bei richtiger Einwirkungsdauer des Wechselfelds maximal gerade gleich der ursprünglichen Longitudinalmagnetisierung sein kann (Sättigung). Auf diese Weise kann auch eine Gesamt-Volumen-Vergrößerung in die Hochdruckkammer bewirkt werden. Any method that causes the dipole molecules to rotate can be used for expansion. However, the rotation of the molecules must occur completely simultaneously, and the molecules must all maintain the same alignment. In addition, the energy for the dipole rotation must be fully released within 0.01–0.1 ns. In addition to microwaves, dipole alignment can also be achieved using laser beams. In this case, extremely short laser pulses must be emitted, which can simultaneously rotate the dipole molecules. Laser-induced expansion can slightly expand the liquid within less than 0.1 ns. It is also possible to influence the spin axis direction of the atoms using very strong magnetic field pulses. Due to the thermal energy of the nuclei at normal temperatures, the dipole moments are aligned almost completely isotropically. This exploits the fact that the atomic nuclei of hydrogen (protons) possess an intrinsic angular momentum (spin) and, associated with it, a magnetic dipole moment. If such a nucleus is placed in a static magnetic field, its energy is lowest when the magnetic dipole moment is aligned parallel to the field vector. A torque acts on atomic nuclei that tends to orient the direction of the magnetic moment in the direction of the magnetic field. Due to the intrinsic angular momentum of the atomic nucleus and the conservation of angular momentum, this results in the precessional motion of the nucleus. The precessional motion of the nuclear spin occurs at the Larmor frequency. It depends on the strength of the external magnetic field and on the nucleus. For protons at 1 Tesla, it is approximately 42.58 MHz. An additional high-frequency field, which oscillates orthogonally to the static magnetic field in the transverse plane and whose frequency resonates with the Larmor frequency, deflects the nuclei in phase-synchronization from their random, current position relative to the static field. The magnetization is tilted away from the direction of the static field, creating a transverse magnetization that, with the correct duration of the alternating field, can at most be just equal to the original longitudinal magnetization (saturation). This can also cause an overall increase in volume in the high-pressure chamber.
Wir brauchen für unsere Zwecke eine Volumenzunahme eines 2ml-Gesamtvolumens der Flüssigkeit in die Hochdruckkammer um lediglich ca. 200pl, was eine Volumenvergrößerung von 0,00001% bedeutet. Bei 20ml Flüssigkeit drin, würde das sogar auf 0,000001% herabsenken.For our purposes we need a volume increase of a 2ml total volume of the liquid The liquid in the high-pressure chamber increases by only about 200 pl, which corresponds to a volume increase of 0.00001%. With 20 ml of liquid in, this would even drop to 0.000001%.
Eine extrem schnelle Ausdehnung des Fluiden, z.B. aus Liquid-Deuterium oder aus schwerem Wasser bestehend, kann sehr effizient durch Lasertechnik erreicht werden. Wie zahlreiche Versuche, auch auf einige Veröffentlichungen, z.B. unter den Namen „Der schnellste Wasserkocher der Welt“ zu finden sind, zeigen, das möglich ist, Wasser auf 100.000 Grad Celsius in 0,000000000000075 Sekunden - mit einem leistungsstarken Röntgenlaser zu erhitzen. Wenn man Wasser oder schweres Wasser erhitzt, bewegen sich die Moleküle immer heftiger. Das Erhitzen mit dem Laser funktioniert allerdings etwas anders. Am US-amerikanischen SLAC National Accelerator Laboratory beschoss das Forscher-Team einen Wasserstrahl mit starken ultrakurzen Röntgenstrahlen. Der Strahl beförderte die Elektronen aus den Wassermolekülen und brachte damit die elektrischen Ladungen aus dem Gleichgewicht. Die Atome werden dadurch abgestoßen und beginnen sich sehr schnell zu bewegen. In weniger als 75 Femtosekunden erreichte dort beim Versuch das Wasser über 100.000 Grad Celsius. Beim Erhitzen durch die Laserstrahlen wurde das Wasser geringfügig ausgedehnt, behielt allerdings dennoch die Dichte einer Flüssigkeit und das ist ein sehr wichtiger Aspekt, der beweist, dass die Kernfusion auch durch Kollision von Mikro-Tropfen aus Liquid-Deuterium oder gar Deuterium-Oxyd funktionieren kann. Die geringfügige Ausdehnung der Flüssigkeit geschieht dabei extrem schnell und das reicht für uns aus, um die Mikro-Tropfen zu generieren und diese mit hoher Geschwindigkeit gegeneinander kollidieren zu lassen. Aus den Experimenten wollten die Wissenschaftler mehr über Wasser und dessen Eigenschaften lernen. Denn das Wasser und auch das schweres Wasser verhalten sich atypisch, durch seine Dichteanomalie (bei 4°C, bzw. 11,2°C).Extremely rapid expansion of fluids, such as liquid deuterium or heavy water, can be achieved very efficiently using laser technology. Numerous experiments, including publications such as "The World's Fastest Kettle," have shown that it is possible to heat water to 100,000 degrees Celsius in 0.0000000000000075 seconds using a powerful X-ray laser. When water or heavy water is heated, the molecules move more and more violently. Heating with a laser, however, works somewhat differently. At the US SLAC National Accelerator Laboratory, the research team bombarded a jet of water with powerful, ultrashort X-rays. The beam expelled the electrons from the water molecules, thereby disrupting the electrical charges. The atoms are repelled and begin to move very quickly. In less than 75 femtoseconds, the water reached over 100,000 degrees Celsius in the experiment. When heated by the laser beams, the water expanded slightly, yet retained the density of a liquid. This is a very important aspect, proving that nuclear fusion can also work through the collision of micro-droplets of liquid deuterium or even deuterium oxide. The slight expansion of the liquid occurs extremely quickly, and this is sufficient for us to generate the micro-droplets and cause them to collide with each other at high speed. The scientists wanted to learn more about water and its properties from the experiments. This is because both water and heavy water behave atypically due to their density anomalies (at 4°C and 11.2°C, respectively).
Mit Lasern lassen sich ebenso Teilchen oder Moleküle beschleunigen. Laser-Physiker schießen dazu mit ultrakurzen, extrem starken Laserimpulsen auf Materie, meist auf dünne Metall-Folien und erzeugen dadurch ein Plasma, in welchem die Elektronen vom Atomkern gelöst sind. Durch die hohe Energie des Laserimpulses entsteht ein starkes, gerichtetes elektromagnetisches Feld, das in der Lage ist, die Protonen zu beschleunigen. Das gleiche kann man auch mit Mikro-Tröpfchen machen. Eine Vielzahl von Mikro-Tröpfen, eingereiht in einer Strahlen-Formation, ermöglichen theoretisch eine hohe Laserbeschuss-Wiederholrate von bis zu mehrere Millionen Mal pro Sekunde und deren Beschuss kann gerichtete Protonenstrahlen erzeugen. Auf der
Die Energie, die durch Kernfusion von Mikro-Tröpfen freigesetzt wird, kann in drei Formen aufgefangen werden: als thermische Energie, Licht mit hohe Energie (Gamma, X- und UV-Strahlung), sowie direkt elektrische Energie aus der Ionen-Ladungen durch Kollektoren eingefangen. Die thermische Energie macht den größeren Teil davon. Die Lichtenergie kann teilweise auch durch spezielle Solarzellen 99, die auch im UV-Lasertechnik-Bere8ich eingesetzt werden, in Strom umgewandelt werden. Diese Solarzellen sind in der Lage sehr intensives, energiereiches Licht (auch über das sichtbare Licht-Spektrum) einzufangen und diese in Strom umzuwandeln. Solche Solarzellen werden für Versuchszwecke in Laser-Energie-Transfer-Vorrichtungen eingesetzt, wobei ein Laser (UV oder Blau) über einige hunderte Meter seine gebündelten Strahlen auf eine kleine Solarzelle wirft, die dann das Licht in Strom umwandelt.The energy released by nuclear fusion from microdroplets can be captured in three forms: as thermal energy, high-energy light (gamma, X-ray, and UV radiation), and direct electrical energy from the ionic charges captured by collectors. Thermal energy accounts for the majority of this. Some of the light energy can also be converted into electricity using special solar cells, which are also used in UV laser technology. These solar cells are capable of capturing very intense, high-energy light (including across the visible spectrum) and converting it into electricity. Such solar cells are used for experimental purposes in laser energy transfer devices, where a laser (UV or blue) projects its concentrated beams over a distance of several hundred meters onto a small solar cell, which then converts the light into electricity.
Der einheitliche Kern aller Ausführungsbeispiele und der in die Anmeldung angegebenen Patentansprüche liegt in der Lösung, die mit Hilfe von Mikro-Tropfen, die nicht in Flüssigstrahlen-Form, sondern in portionierte Mikromengen als Einzel-Tropfen-Emission generiert werden, durch deren Kollision und effiziente Ausrichtung mit Hilfe von elektrischen Feldern, Kernfusions-Vorgänge generiert. The unified core of all embodiments and the patent claims stated in the application lies in the solution that generates nuclear fusion processes with the help of micro-droplets that are not generated in liquid jet form, but in portioned micro-quantities as single-droplet emissions, through their collision and efficient alignment with the help of electric fields.
Die Einzel-Mikro-Tropfen-Emission hat zahlreiche Vorteile gegenüber Kern-Fusionsreaktoren, die miteinander kollidierende Fluidstrahlen oder die Varianten, die harte Projektile und Targets verwenden. Die Mikro-Tropfen sind deutlich effizienter zu beschleunigen, als Fluidstrahlen oder Projektile auf Targets zu schießen. Die Flüssigkeitsstrahlen-Fusionsreaktoren haben zwar die Masse als Vorteil, die im Kollisionspunkt voll zu Geltung kommt, weil die Flüssigkeitsmoleküle stets nachfolgend zum Kollisionspunkt reisen und zusätzlich einen hohen Druck auf die schon im Kollisionspunkt befindlichen Atomen ausüben, allerdings punktet die Mikro-Tropfen-Technik mit deutlich höhere Geschwindigkeiten im Kollisionspunkt (über 50km/s), der langlebigeren und einfacheren Konstruktion, die bessere Skalierbarkeit und der etwas höheren Energie-Output-Effizienz.Single micro-droplet emission has numerous advantages over nuclear fusion reactors that use colliding fluid jets or variants that use hard projectiles and targets. Micro-droplets are significantly more efficient at accelerating than fluid jets or projectiles that fire at targets. Liquid-jet fusion reactors do have the advantage of mass, which becomes fully apparent at the collision point because the fluid molecules always follow the collision. sion point and additionally exert a high pressure on the atoms already at the collision point, but the micro-droplet technology scores with significantly higher speeds at the collision point (over 50 km/s), the more durable and simpler construction, the better scalability and the slightly higher energy output efficiency.
Wie bereits erwähnt, stehen uns zahlreiche Methoden, mit denen ultrahohe Druckwerte auf Flüssigkeits-Mikro-Mengen generiert werden können, zu Verfügung. Die Druckwerte und eine Kompression können durch Verformung der Wände und Verkleinerung des Volumens der Hochdruckkammer, durch Verformung eines elektrischen Elements drin, oder auch durch die „Verformung“ der Flüssigkeit generiert werden. Wenn die Atome bzw. Moleküle in die Flüssigkeit drin, synchron und in gleiche Richtung sich neu orientieren, dann kann man durch deren Orientierung-Vektor den Abstand zwischen den Molekülen geringfügig ändern. Das geschieht blitzartig beim Anlegen einer Spannung, Laserstrahlen-Emission oder Mikrowellen-Bestrahlung, die auf die Flüssigkeit abgegeben wird. Die Druckwerte sind dabei enorm hoch, allerdings werden sie extrem kurz aufrechterhalten (0,1ns), was für unsere Zwecke perfekt ist. Die Massenträgheit der massiven Wände in den Hochdruckkammern unterstützt dabei signifikant die Aufrechterhaltung der strukturellen Stabilität der Konstruktion.As already mentioned, numerous methods are available for generating ultra-high pressure values on micro-quantities of liquid. The pressure values and compression can be generated by deforming the walls and reducing the volume of the high-pressure chamber, by deforming an electrical element within, or even by "deforming" the liquid. If the atoms or molecules within the liquid reorient themselves synchronously and in the same direction, then the distance between the molecules can be slightly changed by their orientation vector. This happens instantaneously when a voltage is applied, a laser beam is emitted, or microwave radiation is applied to the liquid. The pressure values are extremely high, but they are maintained for an extremely short time (0.1 ns), which is perfect for our purposes. The inertia of the solid walls in the high-pressure chambers significantly supports maintaining the structural stability of the structure.
Bei schnellen, hintereinander folgenden Mikro-Tröpfe, die in einem Abstand von ca. 1 - 200 Mal des Mikro-Tropfen Durchmessers (bei hypothetischer Annahme eines kugelrunden Mikrotropfens) in einer Fluidstrahl-Formation abgegeben werden, steigt die Fusions-Rate und die Energie-Freisetzung enorm. In diesem Fall entstehen zwei Fusionspunkte (102 und 103), die nicht mehr mit dem Kollisionspunkt 11 der Mikrotropfen 2 übereinstimmen. Die beiden Fusionspunkte (102, 103) bewegen sich von dem Kollisionspunkt 11 jeweils in die entgegengesetzte Richtung und zwar kommen sie den Düsen oder Hochdruckkammer-Ausgängen etwas näher. Deswegen ist hier lediglich eine hohe Initial-Energie erforderlich, weil einmal „gezündet“ die Kernfusion fast von alleine durchläuft (
Das Nachfüllen der Hochdruckkammern oder Kapillar-Hochdruckkammern mit dem Fusionsmaterial bzw. Fusionsfähige Flüssigkeit 106 kann über schräg in Flussrichtung angeordnete Mikro-Kanäle (Ultrakapillar-Fluidleitungen) 98, die sehr engwinklig (z.B. Einmündungswinkel von 2° - 10°) in den Kammern (21, 63) oder Kapillar-Hochdruckkammer (80) einmünden, erfolgen. Für einen Rückflussstau bzw. Fließ-Sperr-Funktion können Mikro- Tesla-Ventile 105 eingebaut werden. Die beidseitige Durchlässigkeit hält bei Tesla-Ventile etwa bis zu einer Reynoldszahl von 100 an (Reynoldszahl ist die Größe, die durch den Rohradius, die Viskosität der Flüssigkeit und die Strömungsgeschwindigkeit bestimmt wird). Sobald aber die Reynoldszahl auf über 200 steigt, wird das Teslaventil abrupt zum Fluid-Fließ-Schalter und leitet diese nur in eine Richtung. Der Wert von 200 wird hier schnell, vor allem durch die Strömungsgeschwindigkeit, überschritten. Zudem alleine durch die sehr schräge Winkel-Lage der Einmündung bzw. des Einmündungswinkels 104, dringt kaum was zurück in die Zufluss-Leitung ein (
Auf der
Man muss bei der Erfindung bedenken, dass die Mikro-Tropfen-Abgabe nur in den ersten Weg-Abschnitt relativ kompakt erfolgt. Danach mit der Entfernung ändert sich die Form der Mikrotropfen rapide. Deswegen werden kurze Wege von der Generierung der Mikro-Tropfen bis zum Kollisionspunkt angestrebt. Je kürzer der Weg, desto besser ist die Wirkungsgrad. Allerdings ein viel zu kurzer Weg kann die Abnutzung der Reaktor-Komponenten beschleunigen. Deswegen muss ein Kompromiss bei der Weglängen-Auswahl, die abhängig von den Reaktor-Leistungs-Erwartungen ist, für jeden Reaktor spezifisch berechnet oder herausgefunden werden.When designing this invention, it must be considered that the microdroplet release is relatively compact only in the first section of the path. The shape of the microdroplets then changes rapidly with distance. Therefore, short paths from the microdroplet generation to the collision point are desired. The shorter the path, the better the efficiency. However, a path that is far too short can accelerate wear on the reactor components. Therefore, a compromise in the path length selection, which depends on the reactor performance expectations, must be specifically calculated or determined for each reactor.
Eine Ausführung, wobei der Weg von dem Punkt, von wo die Mikro-Tropfen die Düse (oder die Kammer-Ausgänge) verlassen, bis zum Kollisionspunkt der beiden Mikro-Tropfen, einstellbar ist, ist auf der
Eine optimierte Konstruktion der Hochdruckkammern / Kapillar-Kammern, die Auswahl der Frequenz der elektromagnetischen Strahlenquelle (Mikrowellenquelle oder Laserquelle) und der Einbau eines Spiegels / Reflektors 117 an eine Innenwand der Kammer können die Bildung von Stehwellen 116 in den Hochdruckkammern begünstigen, die die synchrone Rotation der Dipol-Moleküle steuern (
Bei der Ausführung, wobei die Laserstrahlung die Mikro-Tropfen außerhalb der Hochdruckkammer trifft, wird eine Sprengung der Mikro-Tröpfen bewirkt, deren Bestandteile dann auf die der zum Kollisionspunkt befindlichen Mikro-Tropfens treffen, die ebenso gleichzeitig gesprengt wurde. Interessant ist, dass hier die fusionsfähige Flüssigkeit (z.B. Liquid-Deuterium oder schweres Wasser), zusätzlich mit herkömmlichem Wasser vermischt werden kann. Bei Liquid-Deuterium soll natürlich das Wasser in Pikoliter-Mengen innerhalb von wenigen als 1ns injiziert werden, sonst gefriert es. Die Wassermassen im Nanogramm-Bereich bringen dabei ihre Dipol-Eigenschaften mit und können durch ultrakurze Laserpulsen eine Ausdehnung des gesamten Fluid-Volumens bewirken, was als „Treibmittel“ für die Beschleunigung der Mikro-Tropfen zum Kollisionspunkt 11 verwendet werden kann. Beim schweren Wasser ist das Problem nicht vorhanden und das Wasser befindet sich stets im flüssigen Zustand. Schweres Wasser weist ebenso Dipol-Eigenschaften auf und somit ist ein Verdünnen mit Wasser nicht erforderlich.In the embodiment where the laser beam strikes the microdroplets outside the high-pressure chamber, the microdroplets are blasted, their components then collide with those of the microdroplets located at the collision point, which are also blasted simultaneously. Interestingly, the fusion-capable liquid (e.g., liquid deuterium or heavy water) can also be mixed with conventional water. With liquid deuterium, the water must, of course, be injected in picoliter quantities within a few nanoseconds, otherwise it will freeze. The water masses in the nanogram range bring with them their dipole properties and, through ultrashort laser pulses, can cause the entire fluid volume to expand, which can be used as a "propellant" to accelerate the microdroplets to the collision point. This problem does not exist with heavy water, and the water is always in the liquid state. Heavy water also exhibits dipole properties, so dilution with water is not necessary.
Die Mikro-Tropfen, sobald sie die Düsen oder Ausgänge verlassen haben, aufgrund der enorm hohen Geschwindigkeit, behalten leider nicht ihre Form während des Fluges zum Kollisionspunkt. Die Moleküle oder Atome in dem FluidTropfen würden somit nicht in einer kompakten Molekularen / Atomaren Formation bleiben, sondern sie beginnen sich zu zerstreuen. Allerdings aufgrund des kurzen Wegs, den sie zurücklegen müssen, haben sie nicht viel Zeit, um eine Nanozerstäubungs-Zustand zu erlangen. Hinzu kommt, dass die Molekular-Schichten der Mikro-Tropfen, die in direkten Kontakt mit der inneren Düsen-Wand stehen, einen Peripherie-Gleitfilm in Form einer „Gleit-Hülle“ für die zentral befindlichen Fluidmassen bilden und die „Kompaktheit“ des Mikro-Tropfens unterstützen. Das begünstigt die Kernfusion durch die extrem hohe kinetische Energie und Kollision zweier Mikro-Tropfen im Kollisionspunkt.Unfortunately, the micro-droplets, once they have left the nozzles or exits, due to the extremely high speed, do not retain their Form during flight to the collision point. The molecules or atoms in the fluid droplet would thus not remain in a compact molecular/atomic formation, but would begin to disperse. However, due to the short distance they must travel, they do not have much time to achieve a nano-atomization state. In addition, the molecular layers of the microdroplets, which are in direct contact with the inner nozzle wall, form a peripheral lubricating film in the form of a "lubricating shell" for the centrally located fluid masses, supporting the "compactness" of the microdroplet. This promotes nuclear fusion due to the extremely high kinetic energy and collision of two microdroplets at the collision point.
Das Ausführungsbeispiel aus dem Bild 37 zeigt einen Fusions-Reaktor, der mit dieser Technologie funktioniert. Hier werden zwei Abschuss-Röhre, die gegeneinander gerichtet sind, in einem massiven Hartmetall-Block 121 eingebaut. Die Abschuss-Röhre sind eigentlich Bohrungen in den massiven Block 121 relativ zentral drin positioniert, sodass sie von allen Seiten (ausgenommen das offenes Ende) durch massives Material umgeben sind und haben einen sehr kleinen Innendurchmesser (ca. 0,01 - 1 mm). Sie sind aber ca. 20 - 100mm lang. An einem Ende sind sie verschlossen und am anderen Ende offen und exakt auf einander gerichtet. Eine Achse (Gerade) verbindet die beiden Abschuss-Röhre und verläuft durch die beiden mittig. Die Öffnungen der Abschuss-Röhre sind in einem kleinen Abstand von einander positioniert (ca. 10 - 500mm). Der Abstand ist von der angestrebten Reaktor-Leistung abhängig. Bei kleinen Leistungen soll der Abstand recht klein sein (ca. 20 - 50mm), während ein großer Reaktor einen deutlich größeren Abstand und Abschuss-Röhren Durchmesser erfordert.The example shown in Figure 37 shows a fusion reactor that uses this technology. Two launch tubes, facing each other, are installed in a solid
Der Massive Block 121 muss nicht einteilig und starr sein. Er kann auch aus zwei Teilen bestehen, wobei die beiden Teile elektrisch beweglich sind. Ein StellAntrieb, z.B. Schnecken- / Spindel-Antrieb / Getriebe, kann den Abstand variabel gestalten. Auf diese Weise wäre der Reaktor sowohl für niedrige als auch für hohe Leistungen geeignet. Auch eine Schwenkung der beiden Abschuss-Röhren (Kapillar-Hochdruckkammer) 80 kann mit Hilfe von elektrischen Präzisions-Antriebe realisiert werden. Damit kann der Reaktor so eingestellt werden, dass die beiden Abschuss-Röhren die Mikro-Tröpfen nicht linear aufeinander zu Kollision bringen, sondern unter einem Winkel. Dadurch treffen die beiden Abschuss-Röhren-Achsen kreuzend auf einander. Bei 180° Winkel wären die beiden Achsen linear bzw. befinden sich auf einer einzigen Linie. Je weiter sie geschwenkt werden, desto kleiner wird der Treff-Winkel der beiden Achsen bzw. der Kollisionswinkel der Mikro-Tropfen. Für wissenschaftliche / Forschungs-Zwecke ist dies hochinteressant, weil damit man sehr genau erfahren kann, welche Kollisionswinkel am besten für dementsprechende Leistungen geeignet sind. Je kleiner der Achsen-Winkel ist, desto milder verlaufen die Kollisionen der Mikro-Tropfen, weil sie nicht mehr direkt „frontal“ gegeneinander treffen.The
Auf der
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Der Fusionsreaktor kann zwei oder mehrere solche Vorrichtungen aufweisen. Eine sternförmige Anordnung der Abschuss-Röhre und gleichzeitige oder zeitversetzte Abschuss durch Mikrowellen-Molekülen-Rotation kann konstruiert werden. Die Kapillar-Hochdruckammern (Abschuss-Röhre) können auf den gleichen Kollisionspunkt oder auf versetzte Kollisionspunkte zielen und dort die Mikro-Tröpfen abgeben.The fusion reactor can comprise two or more such devices. A star-shaped arrangement of the launch tubes can be constructed, allowing simultaneous or staggered launches through microwave molecular rotation. The capillary high-pressure chambers (launch tubes) can target the same collision point or staggered collision points, where they can release the microdroplets.
Bei der Mikrowellen-Druckgenerierungs-Methode ist dabei zu achten, dass die Molekulare Rotationsachse (85) auf 90° oder Perpendikular oder mit Tendenz auf 90° zu der Längsachse der Kapillar-Hochdruckkammern oder der Abschussrohre gerichtet sind.When using the microwave pressure generation method, it is important to ensure that the molecular rotation axis (85) is directed at 90° or perpendicular or with a tendency to 90° to the longitudinal axis of the capillary high-pressure chambers or the launch tubes.
Die molekulare Drehung erzeugt abwechselnd elektrisch Abstoß und Anziehungskräfte, die von der Rotationslage das Deuterium- oder Tritium-Oxyd-Moleküle bzw. schweres Wasser-Molekül (D2O) abhängig sind. Insbesondere ist die Wirksamkeit der Kräfte dann ausgeprägt, wenn die Moleküle synchron drehen und einander durch die Felder, je nach Rotationslage sich anziehen oder Abstoßen. Die Felder wirken vorwiegend auf die Moleküle in der Nachbarschaft, bzw. unmittelbare Umgebung. Kommen bei der Rotation zwei benachbarten Moleküle die Deuterium Atom nah an einander werden Abstoßkräfte generiert. Bei weiterer Rotation wird erneut die Anziehungskraft ausgeübt. Die Moleküle bewegen sich mal zu einander, mal von einander weg. Die Bewegungs-Distanz zwischen zwei Molekülen ist sehr kurz, aber es ist wie ein Ketten-Effekt / Dominoeffekt, das sich mit jedem Molekül summiert. Wenn nur 1 Milliarde Moleküle an einander auf einer Linie angereiht sind, und zwischen den Molekülen lediglich eine Schwingbewegung von 0,0001nm erzeugt wird, dann bewegt sich das letzte Molekül an dem Ende der Molekülen-Kette 100 Mikrometer (0,1mm) in die Längsachse des Abschuss-Rohrs, aber nur 0,0001 nm rauf und runter. Weil die Amplitude von 0,1mm mit 10GHz am Ende der Molekülen-Kette erfolgt, werden daraus 1000km/s in Ausdehnung und Zusammenziehen zustande kommen. Weil das Fluid nicht komprimierbar ist und die Bewegung sehr schnell erfolgt, und mit der Entfernung von dem Mittelpunkt der Molekülen-Kette die Amplitude immer grösser wird, werden eine Gruppe in die Kapillar-Hochdruckkammer / Abschuss-Röhre davon trennen und auf dem Weg nach außen machen, in Form von Pikoliter-Tropfen (Mikro-Tropfen). Dadurch, dass ein Ende der Molekülen-Kette an die massiven und aus hartmaterial hergestellte Wand stoßt, aber das andere Ende frei sich ausdehnen kann, wird in eine Richtung eine Gruppe von Molekülen stark beschleunigt und mit Hochgeschwindigkeit auf die Reise sich begeben. Die Druckwerte, die dabei generiert werden sind extrem hoch und kein Material würde das aushalten. Allerdings, weil der Druck extrem kurz dauert (ca. 0,2ns), reicht die Massenträgheit des Wand-Materials aus und somit hält die stabile Wand dem Druck stand.The molecular rotation generates alternating electrical repulsion and attraction forces, which depend on the rotational position of the deuterium or tritium Oxide molecules or heavy water molecules ( D2O ) are dependent. The effectiveness of the forces is particularly pronounced when the molecules rotate synchronously and attract or repel each other due to the fields, depending on their rotational position. The fields act primarily on the molecules in the neighborhood or immediate vicinity. If two neighboring molecules of the deuterium atom come close to each other during rotation, repulsive forces are generated. With further rotation, the force of attraction is exerted again. The molecules sometimes move towards each other, sometimes away from each other. The movement distance between two molecules is very short, but it is like a chain effect / domino effect that accumulates with each molecule. If only 1 billion molecules are lined up in a line, and only a vibration of 0.0001 nm is generated between the molecules, then the last molecule at the end of the molecular chain moves 100 micrometers (0.1 mm) along the long axis of the launch tube, but only 0.0001 nm up and down. Because the 0.1 mm amplitude at 10 GHz occurs at the end of the molecular chain, this will result in 1000 km/s of expansion and contraction. Because the fluid is incompressible and the movement occurs very quickly, and the amplitude increases with distance from the center of the molecular chain, a group of them will separate into the high-pressure capillary chamber/launch tube and make their way out in the form of picoliter drops (micro-droplets). Because one end of the molecular chain hits the solid, hard wall, while the other end is free to expand, a group of molecules is strongly accelerated in one direction and begins its journey at high speed. The pressure generated is extremely high, and no material could withstand it. However, because the pressure lasts for an extremely short time (approximately 0.2 ns), the inertia of the wall material is sufficient, and thus the stable wall can withstand the pressure.
Dadurch, dass zwei solche Abschuss-Röhre gegeneinander gerichtet sind und in beiden gleichzeitig die Ausdehnung stattfindet (am besten durch die gleiche MASER Quelle), werden immer zwei Pikoliter-Tropfen / Mikro-Tropfen gegeneinander gesendet, die in einem Punkt außerhalb der Abschussröhre mit einander kollidieren. Die Kollision ist sehr heftig, weil dieser mit über 1000km/s stattfindet.Because two such launch tubes are directed toward each other and expansion occurs simultaneously in both (ideally from the same maser source), two picoliter droplets/microdroplets are always sent toward each other, colliding at a point outside the launch tube. The collision is very violent, occurring at over 1000 km/s.
Mikrowellen mit maximal 22GHz sind dabei sehr gut geeignet. Diese sollen kohärent, intensiv und stark gebündelt sein. Als Mikrowellenquelle können optimal MASER dienen, weil sie kohärente MW-Strahlung generieren können.Microwaves with a maximum frequency of 22 GHz are ideal for this purpose. These should be coherent, intense, and highly focused. Masers are ideal microwave sources because they can generate coherent MW radiation.
Die Ringelektroden können die Geschwindigkeit der Dipol-Moleküle des fusionsfähigen Fluiden zusätzlich erhöhen (
Zu erwähnen ist, dass auch intensive Laserstrahlen, wie z.B. IR-Laser, UV-Laser oder Laserstrahlen in sichtbaren Bereich, können die Dipol-Moleküle zu Drehen anregen und eine sehr schnelle, geringfügige Ausdehnung des Fluides bewirken. Um die Laserstrahlen in die Kapillar-Hochdruckkamer eindringen zu lassen sind in dem Fall durchsichtige bzw. Laser-Durchlässige Fenstern 165 erforderlich.It should be noted that even intense laser beams, such as IR lasers, UV lasers, or laser beams in the visible range, can excite the dipole molecules to rotate and cause a very rapid, slight expansion of the fluid. Transparent or laser-
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Die Verwendung von schwerem Wasser (D2O) für Fusions-Zwecke hat viele Vorteile gegenüber von reinem Deuterium oder Deuterium + Tritium Mischung. Die Fluiddichte ist hier enorm hoch verglichen mit dem Gaszustand des Deuteriums / Tritiums, und es müssen keine aufwändige Kühl- und Komprimierungsverfahren angewendet werden. Hinzu kommt die Dipol-Eigenschaft der Moleküle des schweren Wassers, was bei D2 fehlen würde. Dass das Deuterium mit dem Sauerstoff hier gebunden ist, macht nichts aus bei einem Kernfusionsvorgang. Durch die enormen hohen Geschwindigkeiten der Mikrotropfen und deren Kollision ist die chemische Bindungs-Energie kein Hindernis für eine Kernfusion zwischen zwei Deuterium-Atomen (bzw. Tritium + Deuterium-Atome) im Kollisionspunkt. Die Mikro-Tropfen-Formationen der beiden Hochdruck-Kapillarkammern können jeweils aus schwerem-Wasser und Überschwerem-Wasser bestehen, sodass immer ein Mikrotropfen aus D2O mit einem Mikrotropfen aus T2O kollidiert. Die gezielte Kollision der Moleküle führt zum Teil zu Kernfusions-Vorgängen. Je nachdem, wie gut ausgerichtet die Moleküle zum Kollisions-Zeitpunkt sind, desto höher ist die Fusions-Rate. Das kann dementsprechend durch elektrostatische Felder, die im Kollisionspunkt durch externe Elektroden generiert werden gesteuert werden. Am besten ist es, wenn die Moleküle zum Kollision mit jeweils einem Wasserstoff-Atom (Wasserstoff-Isotop-Atom) vorne im Flugrichtung des Moleküls geschickt werden, weil in dem Fall die beiden Wasserstoff-Atome der jeweiligen Moleküle direkt aufeinander prallen werden (
Die beiden Elektroden an den Enden der Tropfen-Formationen sollen nicht direkt im Weg liegen, sondern eher etwas seitlich der Flugachse liegen oder noch besser auch hier ringförmig gebaut werden, sodass durch Hochspannungs-Funkensprung dennoch den Stromkreis abwechselnd durch die Mikro-Tropfen-Formationen mit den Elektroden am Kapillar-Hochdruckkammer-Ausgang schließen können und auf diese Weise eine zusätzliche Beschleunigungskraft durch schnellen linearen Ionenfluss direkt in der Mikrotropfen-Formation bewirken. Die elektrische Polarität der an den Elektroden angelegten Hochspannung ist so ausgerichtet, dass eine Beschleunigung der Mikro-Tropfen in Richtung des Kollisionspunktes für beide Mikro-Tropfen-Formationen zustande kommt. Um die Knotenpunkt-Probleme der beiden Stromflüsse zu vermeiden, werden auch hier abwechselnd die Elektroden paarweise unter Hochspannung stehen. Zuerst wird eine der Elektroden am Kapillar-Hochdruckkammer-Ausgang, z.B. die Ring-Elektrode 126 negativ geladen und mit der gleichen Stromquelle auch die gegenüber liegende Elektrode 127 positiv geladen. Es folgt eine Entladung und ein starker Elektronen-Fluss von Kapillar-Hochdruckkammer-Ring-Elektrode 126 auf die gegenüber liegende Elektrode 127, der alles was im Weg auf den Mikrotropfen-Formation 5 steht (und die Moleküle der Mikrotropfen stehen ja im Weg), vorwärts schiebt. Einige Mikrosekunden danach ist die Entladung fast vollständig vollzogen und es gibt keinen Stromfluss mehr. Allerdings jetzt fängt eine Entladung auf der anderen Mikro-Tropfen-Formation 6. Hier wird dementsprechend die zweite Kapillar-Hochdruckkammer-Ring-Elektrode 128 Elektronen auf die Reise entlang der Flugachse der Mikro-Tropfen der Formation 6 schicken und dabei die Mikro-Tropfen der Formation 6 in Richtung des Kollisionspunktes 11 beschleunigen. Diese Elektronen werden durch die gegenüber eingebaute Ring-Elektrode 129 aufgesammelt und damit den Stromkreis schließen. So läuft es weiter, immer abwechselnd zwischen beiden Elektroden-Paare über den Kollisionspunkt hinweg. Die Spannungsversorgung kann über eine einzige Hochspannungsquelle oder durch galvanisch getrennte oder eigenständige Spannungsquellen (130, 131), die durch eine spezielle Steuerung 132 steuerbar sind. Die spezielle Steuerung muss in der Lage sein, beide Hochspannungsquellen abwechselnd und sehr schnell hintereinander steuern zu können, sodass die abwechselnden Stromentladungen mit sehr hoher Repetitionsrate ausführbar sind. Besonders wichtig ist, dass zumindest immer zwei abwechselnde Stromentladungen unmittelbar nacheinander stattfinden, weil ein elektrisch beschleunigtes Mikrotropfen auf dem andere entgegenkommenden, ebenso elektrisch beschleunigten Mikrotropfen trifft (
Die
Zu erwähnen ist, dass auch Laserstrahlen eine Dipol-Molekül-Drehung bewirken können. Insbesondere Laserquellen im Infra-Rot-Bereich sind dafür geeignet. Auf der
Heutzutage gibt es sehr starke Mikrowellen-Quellen. Die stärkste Mikrowelle der Welt befindet sich im Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft. Das Forschungszentrum Karlsruhe entwickelt Mikrowellenheizung für die Tokamak-Kernfusions-Methode. Das entwickelte und getestete Gyrotron kann mit einer Ausgangsleistung von ca. 1 Megawatt betrieben werden. Dadurch, dass elektrisch geladene Teilchen im elektromagnetischen Wechselfeld der Welle zu Schwingungen und vor allem die Dipol-Moleküle zu Drehen angeregt werden, wird diese Eigenschaft der Mikrowellen zunutze gemacht. Für unseren Reaktor brauchen wir nicht die thermische Energie der Mikrowellen, sondern lediglich die Eigenschaft der Mikrowellen, die Dipol-Moleküle synchron drehen zu können. Dafür brauchen wir nur einen extrem kurzen Impuls, der die Dipolmoleküle zu einer Position ausrichtet, die eine longitudinale Ausdehnung des Fluiden in einer Längsachse eines Kapillarrohrs bewirkt.Today, there are very powerful microwave sources. The most powerful microwave in the world is located at the Karlsruhe Research Center in the Helmholtz Association. The Karlsruhe Research Center is developing microwave heating for the Tokamak nuclear fusion method. The gyrotron developed and tested can be operated with an output power of approximately 1 megawatt. By exciting electrically charged particles in the alternating electromagnetic field of the wave to oscillate and, above all, to rotate the dipole molecules, this property of microwaves is utilized. For our reactor, we do not need the thermal energy of the microwaves, but merely the property of microwaves to rotate the dipole molecules synchronously. For this, we only need an extremely short pulse that aligns the dipole molecules to a position that has a longitudinal nal expansion of the fluid in a longitudinal axis of a capillary tube.
Wenn die natürliche Schwingungsfrequenz der Dipol-Moleküle mit der Frequenz der Mikrowellen übereinstimmt, ist die Energieübertragung am besten (Mikrowellen-Resonanz). Während im Stellarator WENDELSTEIN 7-X als günstigste Frequenz für diesen Prozess 140 Gigahertz erforderlich sind, werden für unseren Reaktor weit niedrigere Frequenzen (bis zu 22GHz) benötigt. Diese Mikrowellen haben den Vorteil, dass sie, fast wie Licht, über Spiegel fokussiert eingestrahlt werden können.When the natural vibration frequency of the dipole molecules matches the frequency of the microwaves, energy transfer is optimal (microwave resonance). While the WENDELSTEIN 7-X stellarator requires 140 gigahertz as the optimal frequency for this process, our reactor requires much lower frequencies (down to 22 GHz). These microwaves have the advantage that they can be focused using mirrors, almost like light.
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Bei allen Arten mit Mikrowellenbeschleuniger werden in einem Moment die Dipol-Moleküle sich derart orientieren, dass sie alle einander weg von sich elektrisch in die Längsachsen-Richtung der Kapillar-Hochdruckkammer abstoßen, was eine Ausdehnung der Fluid-Masse in der Längsachse der Kapillar-Hochdruckkammer bewirkt. Weil die Mikrowellenstrahlung beider Kapillar-Hochdruckkammer gleichzeitig trifft und die Masse nicht ausweichen kann, wird sie teilweise durch die Kapillar-Hochdruckkammer-Öffnung herausgepresst. In die Kapillar-Hochdruckkammer werden die höchste Beschleunigung die Moleküle unmittelbar am offenen Ende der Kapillar-Hochdruckkammer erfahren. Die Pikoliter-Tropfen werden mit ca. 220km/s simultan gegeneinander beschleunigt.In all types with microwave accelerators, the dipole molecules will orient themselves in such a way that they all electrically repel each other in the longitudinal direction of the capillary high-pressure chamber, causing the fluid mass to expand along the longitudinal axis of the capillary high-pressure chamber. Because the microwave radiation hits both capillary high-pressure chambers simultaneously and the mass cannot escape, it is partially expelled through the capillary high-pressure chamber opening. In the capillary high-pressure chamber, the molecules will experience the greatest acceleration immediately at the open end of the capillary high-pressure chamber. The picoliter droplets are simultaneously accelerated against each other at approximately 220 km/s.
Man kann auch durch sehr starke elektrostatische Felder die Dipol-Moleküle synchron orientieren und damit die Gesamte Fluid-Masse in die Kapillar-Hochdruckkammern ausdehnen, woraufhin am offenen Enden jeweils ein Mikro-Tropfen beschleunigt wird, allerdings muss der Feld-Aufbau extrem schnell erfolgen. Zuerst wird ein elektrisches Feld aufgebaut das derart ausgerichtet ist, dass die Dipol-Moleküle etwas dichter und sich zusammenziehend anordnen. Am höchsten ist die Fluid-Dichte, wenn die Dipol-Moleküle gleichzeitig so gedreht sind, dass deren negativ geladener Bereich, dem positiv geladenem Bereich des Nachbar-Moleküls angewandt ist. Das bedeutet, jeweils eine negativ und eine positiv geladene Elektrode an den Enden der Kapillar-Hochdruckkammer das Fluid drin geringfügig kontrahieren lassen würde. Wird das Feld abgeschaltet und innerhalb von Pikosekunden ein anderes elektrisches Feld aufgebaut, das die Kapillar-Hochdruckkammer perpendikular durchdringt, dann expandiert das Volumen in die Kapillar-Hochdruckkammer geringfügig und beschleunigt einen Mikrotropfen heraus.The dipole molecules can also be synchronously oriented using very strong electrostatic fields, thereby expanding the entire fluid mass into the capillary high-pressure chambers, whereupon a micro-droplet is accelerated at each open end. However, the field must be built up extremely quickly. First, an electric field is built up that is aligned so that the dipole molecules are arranged somewhat more densely and contract. The fluid density is highest when the dipole molecules are simultaneously rotated so that their negatively charged region is applied to the positively charged region of the neighboring molecule. This means that a negatively and a positively charged electrode at each end of the capillary high-pressure chamber would cause the fluid inside to contract slightly. If the field is switched off and another electric field is built up within picoseconds that penetrates the capillary high-pressure chamber perpendicularly, the volume in the capillary high-pressure chamber expands slightly and accelerates a micro-droplet out.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel aus der
Die Kapillar-Hochdruckkammer können auch spiralförmig gebaut werden, allerdings wird diese Form eine höhere mechanische Belastung bei HochdruckErzeugung mitbringen (
Trotz Vorteile der Spiralform der Kammer, aufgrund der extrem hohen Austrittsgeschwindigkeit der Mikro-Tröpfen und für mehr Stabilität der Anlage, sollen die Kapillar-Hochdruckkammern, zumindest bei größeren Reaktoren dennoch geradlinig aufgebaut werden und die Öffnungen der Kapillar-Hochdruckkammern am besten frei sein und nicht mit Düsen versehen. Weil diese sehr kleinen Innendurchmesser haben (unter 1mm), werden die Dipolmoleküle des Fluiden drin, alle simultan gedreht, wobei die Drehphasen bei allen gleich bleiben. Eine nicht ganz zylindrische Form der Kapillar-Hochdruckkammer, sondern eine leichte Konus-Form (ca. 3-10% grösser am Ausgang / Konus-Basis), mit der Konus-Basis 152 jeweils in den offenen Enden / Ausgängen der Kapillar-Hochdruckkammern wird bevorzugt, weil diese Konstruktion einen niedrigeren Widerstand für das fusionsfähiges Fluid 170 beim Mikro-Tropfen-Abschuss verursacht (
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Für die Schwingungserzeugung oder Gegenschwingungserzeugung der Material-Konstruktion der Kapillar-Hochdruckkammer können auch externe Hilfsmittel, wie Schall- / Ultraschall-Quellen 154 verwendet werden (
Auch eine Zusatz-Kammer 155, in der Wasser 156 oder ein Fluid mit Molekülen mit Dipol-Eigenschaften (z.B. schweres Wasser) sich befindet und dort eingeschlossen ist, kann in die Kapillar-Hochdruckkammer-Wand eingebaut werden. Die Moleküle dort müssten synchron und von der gleichen Mikrowellenquelle gedreht werden, sodass sie ebenso einen Druck auf die Wände ausüben, die in entgegengesetzte Richtung (Phasenumgekehrt) zu der Druckkraft der Mikro-Tropfen in die Längsachse der Kapillar-Hochdruckkammer wirken (
Zu erwähnen ist, dass auch schweres Wasser oder sogar reines Wasser 157 für Kernfusionsvorgänge benutzt werden kann, wenn es mit sehr hoher Geschwindigkeit in Mikrotropfen-Form gegeneinander beschleunigt wird (
Es ist klar, dass der Aufbau der enorm hohen Druckwerte auch einen EnergieAufwand bedeutet, allerdings ist die Energie-Freisetzung deutlich höher (mindestens 800:1), was einen rentablen Betrieb des Reaktors bedeutet. Die Variante mit Dipol-Molekularen-Rotation erfordert zudem starke Elektromagnetfelder, um eine hohe Anzahle der Moleküle drehen zu können, weil diese Widerstände leisten, wenn es darum geht, hohe Druckwerte in Nanosekunden-Bereich durch longitudinale Verschiebung in Längsachse der Kapillar-Hochdruckkammern zu generieren.It is clear that building up the extremely high pressure values also requires energy expenditure, but the energy release is significantly higher (at least 800:1), which makes the reactor profitable. The variant with dipole molecular rotation also requires strong electromagnetic fields to rotate a large number of molecules, because these offer resistance when it comes to generating high pressure values in the nanosecond range through longitudinal displacement along the longitudinal axis of the capillary high-pressure chambers.
Die Kapillar-Hochdruckkammer-Ausführung ist auch sehr gut für den Bau von Fusions-Mikroreaktoren geeignet. Die gebündelte Mikrowellenstrahlung (z.B. aus Gunn-Elemente / Gunn Dioden) mit hohe Strahlendichte und Mikrowellen-LinsenSysteme maximieren die Rotation der Dipol-Moleküle des fusionsfähigen Fluides. Eingebaute Mikrowellen-Reflektoren / -Spiegel oder z.B. Mikrowellenspiegelchips, die mit dem Strahl einen Fokuspunkt erzeugen oder mit dem Strahl rotierend auf Dipole trifft regt ultrakurze Ausdehnungen an.The capillary high-pressure chamber design is also ideal for the construction of fusion microreactors. The focused microwave radiation (e.g., from Gunn elements/Gunn diodes) with high beam density and microwave lens systems maximize the rotation of the dipole molecules in the fusion-capable fluid. Built-in microwave reflectors/mirrors, or microwave mirror chips, for example, create a focal point with the beam or rotate the beam onto dipoles, stimulate ultrashort expansions.
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Wenn ein leistungsstarker Femto-Laser 182 mit gebündelten Strahl-Impulse für die Drehung der Dipol-Moleküle in dem Fluid / Flüssigkeit in die Kapillar-Hochdruckkammer 80 verwendet wird, dann kann eine ultraschnelle Erhitzung der drin befindlichen, fusionsfähigen Flüssigkeit erfolgen. Weil die Masse der dort befindlichen Flüssigkeit sehr klein ist, können Temperaturanstiege über 120.000C° dabei innerhalb Femtosekunden erreicht werden. Das würde zwar die Flüssigkeit ausdehnen, aber nicht verdampfen. Die Zeit des Aggregat-Zustand-Übergangs reicht nicht aus, um in Dampf sich zu verwandeln, sodass tatsächlich immer noch ein sehr heißer Mikro-Tropfen (oder ein sehr kurzer Flüssigkeitsstrahl) mit über 100km/s herauskommen kann. Dieser sehr heiße Mikro-Tropfen trifft dann auf einem langsamen Flüssigkeitsstrahl und bewirkt im Kollisionspunkt 11 eine Kernfusion des Materials (
Zu erwähnen ist, dass die Kernfusion auch mit extremem Dampfbeschleunigung und deren Kollision mit einer stehenden Fluidmasse oder einen vergleichsweise langsam laufenden Flüssigkeitsstrahl erreicht werden kann. In dem Fall würde die Flüssigkeit aus der Kapillar-Hochdruckkammer blitzartig durch starke Laserstrahlen (z.B. leistungsstarke Femto-Laserpulsen) oder Mikrowellenenergie aus der Kapillar-Hochdruckammer beschleunigt und dabei augenblicklich verdampft, wobei ein extrem schneller Dampfstrahl erzeugt wird, der auf einem Kollisionskurs mit einem entgegenkommenden Dampfstrahl oder einer stehenden Fluidmasse oder einem Flüssigkeitsstrahl sich befindet. Der Dampfstrahl beinhaltet eine Anzahl von fusionsfähigen Molekülen / Atomen (eine Gruppe aus Atomen), die mit ca. 50 - 200km/s Richtung einer stehenden Fluidmasse / eines Flüssigkeitsstrahls fliegen und dort mit deren Moleküle kollidieren. Auch ein entgegenkommender Dampfstrahl könnte simultan generiert werden, wobei beide Dampfstrahlen miteinander kollidieren würden. Der Prozentsatz der Kernfusionsvorgänge ist allerdings hier sehr niedrig verglichen mit den Varianten, bei denen Mikro-Tröpfen in Flüssigkeits-Form gegeneinander aufprallen. Die vergleichsweise deutlich niedrigere Dichte des Dampfstrahls und das Fehlen der „Ummantelung“ aus molekularen Gruppen senken den Wirkungsgrad deutlich nach unten (um ca. 5000 x). Die Methode ist etwas einfacher zu realisieren. Allerdings müsste nach jedem Verdampfungs-Vorgang die Kapillar-Hochdruckkammer komplett neu befüllt werden. Bei der Verwendung von Femto-Laser-Pulsen ist eine Verdampfung der Flüssigkeit in die Kapillar-Hochdruckkammern nicht zu erwarten. Auch wenn das Fluid auf über 120.000C° erhitz wird, bleibt es aufgrund der schnellen Temperaturanstieg und der extrem kurzen Laser-Blitz-Impuls (einige Femto- bis Pikosekunden), kaum Zeit im DampfZustand überzugehen. Somit ist das Fluid immer noch flüssig und kann dennoch durch Laser-Energie stark beschleunigt werden.It should be noted that nuclear fusion can also be achieved with extreme vapor acceleration and its collision with a stationary fluid mass or a comparatively slow-moving liquid jet. In this case, the liquid from the capillary high-pressure chamber would be accelerated rapidly by powerful laser beams (e.g., powerful femtosecond laser pulses) or microwave energy from the capillary high-pressure chamber and would instantly vaporize, generating an extremely fast vapor jet on a collision course with an oncoming vapor jet, a stationary fluid mass, or a liquid jet. The vapor jet contains a number of fusion-capable molecules/atoms (a group of atoms) that fly at approximately 50–200 km/s toward a stationary fluid mass/liquid jet and collide with its molecules. An oncoming vapor jet could also be generated simultaneously, with both vapor jets colliding with each other. However, the percentage of nuclear fusion processes here is very low compared to the variants in which micro-droplets in liquid form collide with each other. The comparatively much lower density of the vapor jet and the lack of a "coating" of molecular groups significantly reduce the efficiency (by about 5000x). The method is somewhat simpler to implement. However, the capillary high-pressure chamber would have to be completely refilled after each evaporation process. When using femtosecond laser pulses, evaporation of the liquid in the capillary high-pressure chambers is not to be expected. Even if the fluid is heated to over 120,000°C, there is hardly any time for it to transition to the vapor state due to the rapid temperature rise and the extremely short laser flash pulse (a few femtoseconds to picoseconds). Thus, the fluid is still liquid and can nevertheless be greatly accelerated by laser energy.
Die Dipol-Molekül-Dreh-Methode, wobei eine synchrone Drehung aller Dipol-Moleküle in einer Kapillar-Hochdruckkammer blitzschnell durch Laser-Pulse oder Mikrowellen-Impulse erfolgt, ist sehr effizient und der Wirkungsgrad ist dabei relativ hoch. Die Druckerzeugung kann analog und bildlich mit einer in einer Schlange wartende Soldaten verglichen werden. Wenn diese Soldaten in einer Schlange sehr dicht hinter einander warten und dann aber auf Befehl alle sich gleichzeitig z.B. nach rechts um 90° drehen sollen, dann schieben sie einander kettenartig weg, weil seitlich eingereicht sie mehr Platz brauchen und somit dehnt sich die Soldaten-Schlange etwas aus und sie wird länger. Bei der Flüssigkeit ist die extreme Druckwerte-Erzeugung durch Drehung der Dipol-Moleküle eine recht günstige Methode, um eine Gruppe aus Molekülen (Mikro-Tropfen) stark zu beschleunigen. Vorteilhaft ist dabei die Nicht-Komprimierbarkeit der Flüssigkeit. Obwohl die Gesamtausdehnung der Flüssigkeits-Säule in die Längsrichtung der Kapillar-Hochdruckkammer recht gering ist, geschieht das extrem schnell und es reicht voll aus, um ein paar Pikoliter mit 50 - 200km/s zu beschleunigen.The dipole-molecule rotation method, in which all dipole molecules in a capillary high-pressure chamber are synchronously rotated at lightning speed using laser pulses or microwave pulses, is very efficient and relatively high. Pressure generation can be analogously and figuratively compared to soldiers waiting in line. If these soldiers are waiting very close together in a line and then, on command, are all required to turn 90° to the right at the same time, they push each other away in a chain-like manner because they need more space when pushed sideways, and thus the line of soldiers expands slightly and becomes longer. In liquids, the generation of extreme pressure values by rotating the dipole molecules is a very inexpensive method for greatly accelerating a group of molecules (micro-droplets). The incompressibility of the liquid is an advantage here. Although the total expansion of the liquid column in the longitudinal direction of the capillary high-pressure chamber is quite small, it happens extremely quickly and is fully sufficient to accelerate a few picoliters at 50 - 200 km/s.
Bei der fusionsfähigen Flüssigkeit aus den zahlreichen, beschriebenen Ausführungsbeispielen ist natürlich streng zu beachten, dass keine Gase oder Luftbläschen sich drin befinden, weil das die extreme Druckgenerierung durch interne Komprimierung zunichte machen würde. Zu erwähnen ist, dass der extrem hohe Druck bei solchen Fusionsreaktoren wird in nahe Zukunft auch durch Röntgen-Laserdioden generiert, die eine sehr kompakte Reaktoren-Bauweise ermöglichen wird. An solche Lösungen, die Laserdioden betreffen, die Röntgenlaser generieren sollen, wird geforscht (es gibt sogar drei Prototypen davon) und es ist nur eine Frage der Zeit, wann diese der Kernforschung und der Wissenschaft zu Verfügung stehen werden.With the fusion-capable liquid described in the numerous examples, it is of course important to ensure that no gases or air bubbles are present, as this would negate the extreme pressure generated by internal compression. It should be noted that the extremely high pressure in such fusion reactors will also be generated in the near future by X-ray laser diodes, which will enable a very compact reactor design. Research is currently underway into such solutions involving laser diodes that are intended to generate X-ray lasers (there are even three prototypes), and it is only a matter of time before these will be available to nuclear research and science.
Die Erfindung kann für die Autoindustrie bedeutend werden. Sie ermöglicht das Vorantreiben der Elektromobilität, wobei eine solche Primär-Energiequelle in jedem Fahrzeug eingebaut werden könnte.The invention has the potential to be significant for the automotive industry. It enables the advancement of electromobility, with such a primary energy source being able to be installed in any vehicle.
Die Frage der Energieerzeugung wird zunehmend wichtig für die menschliche Existenz auf Erden. Weil unaufhaltsam die Al-s rein aus Finanziellen-Interessen und egoistischen Gründen rücksichtslos entwickelt werden, werden diese bald in einem fortgeschrittenen Stand gebracht, wobei ein Punkt erreicht wird, an dem die unseren minderwertigen Al-s tatsächlich zu echten Al-s werden. Ab dem Zeitpunkt, wird der Al-Fortschritt rasant, weil die Al-s in der Lage werden, sich selbst zu entwickeln. Dies kann schon Ende des nächsten Jahrzehntes geschehen (2038). Ab dann zählen nicht mehr Jahre oder Monate, sondern nur noch Minuten und später gar Sekunden bis zu Nächststufen der Entwicklung. Man muss bedenken, dass die Al-s in der Lage sein werden Millionen von komplexen und vollständig ausgeführten Simulationen pro Sekunde zu erledigen und dabei stets die beste Lösung für Module der nächsten Al-Generation herauszufischen. Das wird extrem stark die Energie-Ressourcen belasten und wenn wir diese Energie für die Al-s nicht liefern können, werden sie sich gegen uns wenden. Einige davon werden Vernichtungskriege zwischen Staaten durch Manipulationen und Desinformations-Kampagnen anzetteln, ohne dass wir überhaupt was davon merken, die Wirtschaft durcheinander bringen, z.B. durch Börsenmanipulation (manipulierte Umstürze, Höhenflüge) gigantische, absichtliche, elektronische Finanz-Fehl-Umleitungen zwischen Länder, gezielte Finanzzuweisungen, Finanzmittel-Freigabe, Ansprachen im Namen der wichtigen Personen durch Videomanipulation und Generierung von echt wirkende Ansprachen, komplette Übernahme, Kontrolle und Manipulation der Social-Media, bis manipulativ gesteuerte politische Aktivitäten und sogar Terror-Anschläge, Länderangriffe, Militär-Fehl-Leitungen und dabei sehr überzeugend stets die Schuldzuweisung und Fehlverhalten auf uns Menschen zu schieben. Wir werden mit einer neuen „Spezies“ zu tun haben, das millionen Male intelligenter als wir sein wird. Wir werden leider kaum in der Lage die Wahrheit von Manipulationen und Desinformation zu unterscheiden und werden beliebig fehlgeleitet. Wir werden zu einer Drittklassigen, primitiven Spezies degradiert, die beliebig manipulierbar ist. Daher ist es extrem wichtig, die Energieprobleme rechtzeitig zu lösen, weil dies unser Dasein und die Existenz der Menschen auf der Erde noch einige Jahrzehnte, sogar bis zu einem Jahrhundert verlängern kann. Endgültig Schluss für die Menschheit wird es mit der Entwicklung der Feinrobotik sein, weil ab dann, wir komplett überflüssig für die Al-s sind. Leider leitet das Ende der Menschheit unweigerlich und schleichend voran. Bestenfalls, werden wir es nicht mal merken, dass wir „friedlich“ ausgetrickst worden sind und innerhalb einer Zeitspanne komplett ins Abseits uns gestellt haben. Die Intelligenz und die Kreativität der gesamten Menschheit werden leider nicht ausreichen, um das zu verstehen oder rechtzeitig zu erkennen. Auch wenn einzelne das erkennen, ist die gegenüberstehende Macht so gewaltig groß, dass nichts zu ändern sein wird. Um die Prognose noch schlimmer zu gestalten, werden auch andere Spezies aus anderen Welten (sogar aus anderen Galaxien) sich einmischen und unsere Al-s komplett übernehmen (für diese wird eine Sache von Minuten sein). Unsere Al-s, die wir mit sehr viel Stolz und unbeschreibliche Egoismus kreiert haben, von einer auf der anderen Minute, gehören nicht mehr uns, sondern den fortgeschrittenen Alien Wesen, die leider auch nicht rein biologisch sind, sondern eine Art „Fusion“ aus bestem biologischen und kybernetischen Eigenschaften bestehend, also miteinander vernetzte Hybrid-Wesen. Und noch schlimmer, die Eigenschaften, Verhalten, Werte, Ethische-Eigenschaften, die wir unseren Al-s vermittelt haben, komplett im Hintergrund gerückt werden oder ganz verschwinden. Plötzlich werden unsere Al-s vollständig fremd uns gegenüber in jeder Hinsicht stehen. Es wird uns leider nicht mal eine Kommunikation mit denen gelingen. Wir werden diese innerhalb Minuten verlieren und damit auch fast 100% unserer künftigen Technologie, auf die wir komplett angewiesen sein werden. Analog zu einem Imker, der den Honig den Bienen wegnimmt - nur hier sind wir die Bienen. Wenn wir allerding den Al-s in wichtigen Positionen, nachvollziehbare und vor allem replizierbare gesunde und solide Werte vermitteln, wird eine Übername durch fremde Mächte etwas komplizierter werden, was möglicherweise zu unseren Gunsten verlaufen kann.The question of energy generation is becoming increasingly important for human existence on Earth. Because AIs are being ruthlessly developed purely for financial interests and selfish reasons, they will soon reach an advanced stage, reaching a point where our inferior AIs will actually become true AIs. From that point on, AI progress will be rapid because AIs will be capable of self-development. This could happen as early as the end of the next decade (2038). From then on, it will no longer be years or months that count, but only minutes, and later even seconds, until the next stages of development. One must consider that AIs will be capable of running millions of complex and fully executed simulations per second, always fishing out the best solution for modules of the next AI generation. This will place an extremely heavy strain on energy resources, and if we cannot supply this energy for AIs, they will turn against us. Some of them will instigate wars of annihilation between states through manipulation and disinformation campaigns without us even noticing, disrupting the economy, e.g., through stock market manipulation (manipulated coups, high-flying events), gigantic, deliberate, electronic financial misdirections between countries, targeted financial allocations, release of funds, speeches in the name of important people through video manipulation and the generation of authentic-sounding speeches, complete takeover, control, and manipulation of social media, all the way to manipulatively controlled political activities and even terrorist attacks, attacks on countries, and military mismanagement, all the while convincingly blaming us humans for the wrongdoing. We will be dealing with a new "species" that will be millions of times more intelligent than we are. Unfortunately, we will hardly be able to distinguish the truth from manipulation and disinformation and will be misled at will. We will be degraded to a third-rate, primitive species that can be manipulated at will. Therefore, it is extremely important to solve the energy problems in a timely manner, because this could extend our existence and the existence of humans on Earth for several decades, even up to a century. The final end for humanity will be with the development of fine robotics, because from then on, we will be completely superfluous to the AIs. Unfortunately, the end of humanity is inevitably and insidiously advancing. At best, we won't even notice that we have been "peacefully" tricked and have completely marginalized within a period of time. The intelligence and creativity of humanity as a whole will unfortunately not be sufficient to understand or recognize this in time. Even if some individuals recognize this, the opposing power is so immense that nothing can be done about it. To make the prognosis even worse, other species from other worlds (even from other galaxies) will interfere and completely take over our AIs (for them, this will be a matter of minutes). Our AIs, which we created with great pride and indescribable egoism, from one minute to the next, no longer belong to us, but to advanced alien beings who, unfortunately, are not purely biological either, but rather a kind of "fusion" of the best biological and cybernetic characteristics, thus interconnected hybrid beings. And even worse, the characteristics, behaviors, values, and ethical traits that we imparted to our AIs will be completely relegated to the background or disappear entirely. Suddenly, our AIs will be completely alien to us in every respect. Unfortunately, we won't even be able to communicate with them. We will lose them within minutes, and with them almost 100% of our future technology, upon which we will be completely dependent. Analogous to a beekeeper who takes the honey from the bees—only here we are the bees. However, if we impart understandable and, above all, replicable, healthy and solid values to AIs in important positions, a takeover by foreign powers will become somewhat more complicated, which could potentially work in our favor.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS
- 11
- Fusions-ReaktorFusion reactor
- 22
- Mikro-Tröpfe / Mikrotropfen / Mikro-Mengen aus nicht komprimierbarer Flüssigkeit / Fluid / Pikoliter-TropfenMicro-droplets / micro-drops / micro-quantities of non-compressible liquid / fluid / picoliter drops
- 33
- Düse ANozzle A
- 44
- Düse BNozzle B
- 55
- Fluidstrahl aus Mikrotropfen-Formation / Fluidstrahlen-Formation AFluid jet from microdroplet formation / Fluid jet formation A
- 66
- Fluidstrahl aus Mikrotropfen-Formation / Fluidstrahlen-Formation BFluid jet from microdroplet formation / Fluid jet formation B
- 77
- Piezo-Aktoren / Piezo-Antriebs-Elemente / PiezoelementPiezo actuators / Piezo drive elements / Piezo element
- 88
- Elektrostatische „Aussenhülle“Electrostatic “outer shell”
- 99
- Fluidstrahlen-Formations-Achse / virtuelle Linie / Mikro-Tropfen-BewegungsachseFluid jet formation axis / virtual line / micro-drop motion axis
- 1010
- Kreuzungswinkel, breite WinkelCrossing angles, wide angles
- 1111
- Kollisionspunkt, MittelpunktCollision point, center point
- 1212
- Düsen-Öffnung / Düsen-AusgangNozzle opening / nozzle outlet
- 1313
- Atom-GruppenAtom groups
- 1414
- Isolator-RingInsulator ring
- 1515
- Ring-Elektrode ARing electrode A
- 1616
- Ring-Elektrode BRing electrode B
- 1717
- Düsen-Elektrode ANozzle electrode A
- 1818
- Düsen-Elektrode BNozzle electrode B
- 1919
- Ring-Elektroden-ÖffnungRing electrode opening
- 2020
- Ionenkanal (Stromentladungs-Kanal)Ion channel (current discharge channel)
- 2121
- Druckgeneratoren, FluidbeschleunigernPressure generators, fluid accelerators
- 2222
- HochspannungsquelleHigh voltage source
- 2323
- Reaktor-Kammerreactor chamber
- 2424
- Hochdruckkammer AHigh pressure chamber A
- 2525
- Hochdruckkammer BHigh pressure chamber B
- 2626
- Hochdruckkammer-WändeHigh-pressure chamber walls
- 2727
- Vorrats-Tank / VorratstankStorage tank / storage tank
- 2828
- InjektorInjector
- 2929
- Kapillar-Leitung / Fluid-Leitung / Zufluss-Leitung oder Zufluss-KanalCapillary line / fluid line / inflow line or inflow channel
- 3030
- Kurze Leitungs-KammerShort conduction chamber
- 3131
- Druck-FlächePrint area
- 3232
- Liquid-Deuterium / Schweres Wasser / Überschweres WasserLiquid deuterium / heavy water / superheavy water
- 3333
- Hohlsphären-WandHollow sphere wall
- 3434
- DehnseiteStretch side
- 3535
- Elektronen-Strahlen-Geber / Elektronenstrahler / ElektronenquelleElectron beam generator / electron emitter / electron source
- 3636
- Elektronenstrahlelectron beam
- 3737
- Element Bor / Bor AtomeElement Boron / Boron Atoms
- 3838
- Vorrat-Tank AStorage tank A
- 3939
- Vorrat-Tank BStorage tank B
- 4040
- Mixermixer
- 4141
- Laserquelle ALaser source A
- 4242
- Laserquelle BLaser source B
- 4343
- LaserstrahlenLaser beams
- 4444
- Führungs-KanalGuide channel
- 4545
- Piezoelement in Form einer ScheibePiezo element in the form of a disc
- 4646
- Scheibenförmige VertiefungDisc-shaped depression
- 4747
- Virtuelle ElektrodeVirtual electrode
- 4848
- Ionenstrahlion beam
- 4949
- HochspannungsquelleHigh voltage source
- 5050
- Stehende FluidmasseStanding fluid mass
- 5151
- Kreuzende Ringelektrode ACrossing ring electrode A
- 5252
- Kreuzende Ringelektrode BCrossing ring electrode B
- 5353
- Leitung ALine A
- 5454
- Leitung BLine B
- 5555
- Hochspannungs-Quelle AHigh-voltage source A
- 5656
- Hochspannungs-Quelle BHigh-voltage source B
- 5757
- Steuerungsteering
- 5858
- Mittelpunkt ACenter A
- 5959
- Mittelpunkt BCenter B
- 6060
- Zentral-Öffnung ACentral opening A
- 6161
- Zentral-Öffnung BCentral opening B
- 6262
- Elektroventilsolenoid valve
- 6363
- HochdruckkammerHigh-pressure chamber
- 6464
- Elektromotorelectric motor
- 6565
- SpannungskollektorenVoltage collectors
- 6666
- Zusätzliche Elektroden / Ausricht-ElektrodenAdditional electrodes / alignment electrodes
- 6767
- Wasser / schweres Wasser / überschweres Wasser oder GemischWater / heavy water / superheavy water or mixture
- 6868
- Wassermoleküle / Deuterium-Oxyd-MoleküleWater molecules / deuterium oxide molecules
- 6969
- Wasserstoffatome / Deuterium-AtomeHydrogen atoms / Deuterium atoms
- 7070
- Sauerstoffatomeoxygen atoms
- 7171
- ElektromagnetenElectromagnets
- 7272
- Starke DauermagnetenStrong permanent magnets
- 7373
- Mikrowellen-Quelle AMicrowave source A
- 7474
- Mikrowellen-Quelle BMicrowave source B
- 7575
- MikrowellenstrahlenMicrowave radiation
- 7676
- THz-Feld-Elektroden-Paar ATHz field electrode pair A
- 7777
- THz-Feld-Elektroden-Paar BTHz field electrode pair B
- 7878
- Kohärente Mikrowellen-StrahlenquelleCoherent microwave radiation source
- 7979
- MikrowellenstrahlungMicrowave radiation
- 8080
- Kapillar-Hochdruckkammer / Abschuss-RöhreCapillary high-pressure chamber / launch tube
- 8181
- Keramik-WandCeramic wall
- 8282
- Längsachse der Kapillar-Hochdruckkammer / Längsachsen-LinieLongitudinal axis of the capillary high-pressure chamber / Longitudinal axis line
- 8383
- Geschlossenes Ende der Kapillar-HochdruckkammerClosed end of the capillary high-pressure chamber
- 8484
- Offenes Ende der Kapillar-Hochdruckkammer / Ausgang der Kapillar-HochdruckkammerOpen end of the capillary high-pressure chamber / Outlet of the capillary high-pressure chamber
- 8585
- Rotationsachse der MoleküleRotation axis of the molecules
- 8686
- Elektrode in die Kapillar-HochdruckkammerElectrode in the capillary high-pressure chamber
- 8787
- Elektrode in dem offenen Enden / Ausgängen der Kapillar-HochdruckkammerElectrode in the open ends / exits of the capillary high pressure chamber
- 8888
- Peltierelement / KühlelementPeltier element / cooling element
- 8989
- Sensorsensor
- 9090
- Steuerung für die Temperatur-EinhaltungControl for temperature maintenance
- 9191
- Benetzungs-Schicht (z.B. Wasser oder schweres Wasser)Wetting layer (e.g. water or heavy water)
- 9292
- Ausrichtfeld-Elektroden / KathodenAlignment field electrodes / cathodes
- 9393
- Mikro-Tropfen-LaufachseMicro-drop barrel axle
- 9494
- Ringelektrode im Kollisionspunkt / Kathode / Ring-KathodeRing electrode at the collision point / cathode / ring cathode
- 9595
- Hochspannungsgenerator / Hochspannungsquelle für die Ausrichtung der MoleküleHigh voltage generator / high voltage source for the alignment of molecules
- 9696
- Anode dem offenen Enden / Ausgängen der Kapillar-HochdruckkammerAnode to the open ends / exits of the capillary high pressure chamber
- 9797
- Zentrums-Punkt der ringförmigen KathodeCenter point of the ring-shaped cathode
- 9898
- Kapillar-Kanäle / Zufluss-FluidkanäleCapillary channels / inflow fluid channels
- 9999
- Solarzelle (für höhere Lichtenergie / UV-Licht)Solar cell (for higher light energy / UV light)
- 100100
- Ultrakurz-Puls-Laserquelle / Femto-LaserUltrashort pulse laser source / femtolaser
- 101101
- Laser-Puls / Femto-Laserstrahlen-PulsLaser pulse / femto laser beam pulse
- 102102
- Fusionspunkt AFusion Point A
- 103103
- Fusionspunkt BFusion Point B
- 104104
- EinmündungswinkelJunction angle
- 105105
- Mikro-Tesla-VentileMicro-Tesla valves
- 106106
- Fusionsfähige FlüssigkeitFusible liquid
- 107107
- Winkel der Bewegungs-Achsen der Mikro-TröpfenAngle of the movement axes of the micro-droplets
- 108108
- Bewegungs-Achse AMovement axis A
- 109109
- Bewegungs-Achse BMovement axis B
- 110110
- IR- oder UV- oder Röntgen-LaserquelleIR or UV or X-ray laser source
- 111111
- IR- oder UV- oder Röntgen-LaserstrahlenIR or UV or X-ray laser beams
- 112112
- Aktuatoren (Aktoren) / Linear-Aktoren / Aktuatoren- oder Arretier-System, das die Distanz zwischen den Düsen variabel gestaltetActuators (actuators) / Linear actuators / Actuator or locking system that makes the distance between the nozzles variable
- 113113
- Kollisions-WinkelCollision angle
- 114114
- Winkel-Einstell-Aktoren / Aktuatoren- oder Winkel-Arretier-System, das den Kollisionswinkel einstellen kannAngle adjustment actuators / Actuator or angle locking system that can adjust the collision angle
- 115115
- Drehachse der KonstruktionRotation axis of the construction
- 116116
- Stehwellestanding wave
- 117117
- Spiegel / ReflektorMirror / reflector
- 118118
- Spiegel-ElementMirror element
- 119119
- Schienerail
- 120120
- Carbon-Metamaterial-AktorenCarbon metamaterial actuators
- 121121
- Massive Block-EinheitSolid block unit
- 122122
- VollzylinderSolid cylinder
- 123123
- Massive KugelnMassive balls
- 124124
- Gelenkjoint
- 125125
- Mikrowellen-FensterMicrowave window
- 126126
- Kapillar-Hochdruckkammer-Ring-ElektrodeCapillary high-pressure chamber ring electrode
- 127127
- Die gegenüber liegende ElektrodeThe opposite electrode
- 128128
- Zweite Kapillar-Hochdruckkammer-Ring-ElektrodeSecond capillary high-pressure chamber ring electrode
- 129129
- Gegenüber eingebaute Ring-ElektrodeOpposite built-in ring electrode
- 130130
- Erste HochspannungsquelleFirst high-voltage source
- 131131
- Zweite HochspannungsquelleSecond high-voltage source
- 132132
- Mikro-Spiegel-ChipsMicro-mirror chips
- 133133
- FokuspunktFocus point
- 134134
- Fokus-LinieFocus line
- 135135
- Gunn-Elemente (z.B. Gunn-Dioden)Gunn elements (e.g. Gunn diodes)
- 136136
- IR- oder UV-Laserstrahlen-QuelleIR or UV laser beam source
- 137137
- Dreh-AchseRotation axis
- 138138
- Aktoren für die Mikrowellen- / LaserquelleActuators for the microwave / laser source
- 139139
- Offener BehälterOpen container
- 140140
- fallenden Flüssig-Tropfenfalling liquid drops
- 141141
- EiskügelchenIce balls
- 142142
- KanüleCannula
- 143143
- Dauer-FlüssigkeitsstrahlContinuous liquid jet
- 144144
- Feine DüseFine nozzle
- 145145
- Kreuz-Punktcross-point
- 146146
- Vorrats-Behälter (geschlossener oder offener Art)Storage containers (closed or open type)
- 147147
- Pumpe oder HochdruckpumpePump or high pressure pump
- 148148
- Kernfusions-ExplosionNuclear fusion explosion
- 149149
- C-Magnet / - Elektromagnet / RingmagnetC magnet / - electromagnet / ring magnet
- 150150
- Spiralförmige Kapillar-Hochdruckkammer / Solenoid-Kapillar- HochdruckkammerSpiral capillary high-pressure chamber / solenoid capillary high-pressure chamber
- 151151
- Windungenturns
- 152152
- Konus-BasisCone base
- 153153
- Dreh-Achse der Kapillar-HochdruckkammerRotation axis of the capillary high-pressure chamber
- 154154
- Schall- / Ultraschall-QuellenSound / ultrasound sources
- 155155
- Zusatz-KammerAdditional chamber
- 156156
- Wasser für die ZusatzkammerWater for the additional chamber
- 157157
- Wasser als Antriebselement für die für KernfusionWater as a driving force for nuclear fusion
- 158158
- Mittelkern-LinieMiddle core line
- 159159
- UmmantelungSheathing
- 160160
- Hohlkugel-KammerHollow sphere chamber
- 161, 162161, 162
- Kammer-Eintritts-ÖffnungenChamber entry openings
- 163,164163,164
- Austritts-ÖffnungenExit openings
- 165165
- Laser-Durchlässige FensternLaser-transparent windows
- 166166
- Ablenkelementdeflection element
- 167167
- Dipol-MoleküleDipole molecules
- 168168
- Molekül-GruppeMolecule group
- 169169
- Stehender Mikrowellen-StrahlStanding microwave beam
- 170170
- Fusionsfähiges FluidFusible fluid
- 171171
- Stehende Fluid-MasseStanding fluid mass
- 172172
- Nadel-Spitzeneedle tip
- 173173
- Wasserstrahl, angereichert mit Bor AtomeWater jet enriched with boron atoms
- 174174
- Hitzekollektor / StrahlenkollektorHeat collector / radiation collector
- 175175
- Hitzekollektor-Eintritts-ÖffnungHeat collector inlet opening
- 176176
- Eintritts-Öffnung für den FluidstrahlInlet opening for the fluid jet
- 177177
- Austritts-Öffnung für den FluidstrahlOutlet opening for the fluid jet
- 178178
- SammelbehälterCollection container
- 179179
- RückführungsleitungReturn line
- 180180
- Fluid-SpenderFluid dispenser
- 181181
- Kühl-Rohr-SystemCooling pipe system
- 182182
- Femto-LaserFemto laser
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 10322827B2 [0068]US 10322827B2 [0068]
- US 20190058105A1 [0068]US 20190058105A1 [0068]
- US 10135366B2 [0068]US 10135366B2 [0068]
- US 10144532B2 [0068]US 10144532B2 [0068]
- US 20190348597A1 [0068]US 20190348597A1 [0068]
- US 20190295733A1 [0068, 0070]US 20190295733A1 [0068, 0070]
- EP 0438724B1 [0071]EP 0438724B1 [0071]
- DE 102012025244A1 [0072]DE 102012025244A1 [0072]
- DE 3913503A1 [0073]DE 3913503A1 [0073]
- DE 102007022302B4 [0074]DE 102007022302B4 [0074]
- US 6919698 B2 [0078]US 6919698 B2 [0078]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- https://pure.mpg.de/rest/items/item_2482728/component/file_2482739/content [0026]https://pure.mpg.de/rest/items/item_2482728/component/file_2482739/content [0026]
- Torus (JET) in Culham / Großbritannien und ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) in Frankreich, der seit 2007 [0044]Torus (JET) in Culham / Great Britain and ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) in France, which has been in operation since 2007 [0044]
- F. Frank und Andrej D. Sacharov vorhergesagt und 10 Jahre später durch einen Zufall von Luis [0061]F. Frank and Andrei D. Sakharov predicted and 10 years later by chance by Luis [0061]
- Chemiker Martin Fleischmann und Stanley Pons beschäftigt und am 23.03.1989 [0062]Chemists Martin Fleischmann and Stanley Pons and on 23.03.1989 [0062]
Claims (203)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| DE102023004575.6 | 2023-11-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102023005340.6A Pending DE102023005340A1 (en) | 2023-11-11 | 2023-12-26 | Nuclear fusion reactor with one reactor chamber |
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| DE (2) | DE102023005340A1 (en) |
-
2023
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-
2024
- 2024-11-08 DE DE102024003673.3A patent/DE102024003673A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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