DE1110336B - Plasma-Eingrenzungs-Vorrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

C21363Vnic/21g

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

4. MAI 1960

6. JULI 1961

Die Erfindung betrifft eine Plasma-Eingrenzungs-Vorrichtung, bestehend aus einem evakuierten, ringförmigen Gefäß, Mitteln zur Einspritzung von Plasma in das Gefäß und Mitteln zur Erzeugung eines stetigen magnetischen Feldes über den gesamten Zylinderring.

Es ist bekannt, daß derartige Einrichtungen als Neutronenerzeuger und Kernenergieerzeuger verwendet werden können, wenn man erreicht, daß die Teilchen während einer hinreichend langen Zeit eingegrenzt werden, so daß die Kernreaktionen durch Zusammenstöße zwischen diesen Teilchen, die auf relativ hohen kinetischen Temperaturen gehalten werden, Zeit haben, mindestens so viel Energie zu erzeugen, wie das Plasma durch Zusammenstöße mit den Wänden, Verunreinigungen usw. verliert.

Eine der verbreitesten Praktiken zur Durchführung der Plasma-Eingrenzung besteht darin, den Innenraum des Gefäßes, der mit dem Plasma gefüllt ist, innerhalb eines magnetischen Feldes anzuordnent, dessen Feldstärke an jedem Punkt über die Zeit konstant ist und dessen Feldlinien im wesentlichen parallel zu den Wänden, von denen das Plasma isoliert werden soll, verlaufen.

Ebenso ist es bekannt, bei Gefäßen linearer Form nahe deren Enden Hilfsmagnetspulen oder Hilfswicklungen anzubringen, die an diesen Stellen ein sehr viel stärkeres Feld erzeugen und zu Einschnürungen der Feldlinien (sogenannte »magnetische Spiegel«) führen. Diese magnetischen Spiegel verhindern das Entweichen in Längsrichtung. Solche Hilfswicklungen können grundsätzlich entfallen, wenn das Gefäß ringförmig ist, da infolge der Geschlossenheit des Innenraumes in sich selbst die Axialbewegung der Teilchen nur zu deren Umlauf auf einer Kreisbahn führt.

Man hat festgestellt, daß auch bei ringförmigen Gefäßen gleichermaßen von Vorteil ist, magnetische Spiegel an bestimmten Punkten längs des Umfanges vorzusehen, um eine derartige Zirkulation auf einer Kreisbahn so zu reduzieren, daß eine Bewegung der gesamten Plasmamasse verhindert wird. Die Wirkungen einer solchen Bewegung sind, was die Aufrechterhaltung hoher kinetischer Temperaturen betrifft, ungünstig.

Jedoch auch bei einem ringförmigen Gefäß einer bestimmten Zahl von längs seines Umfanges verteilten magnetischen Spiegeln ist die realisierbare Eingrenzung nicht befriedigend, insbesondere wegen der Diffusion der Teilchen quer zu den magnetischen Feldlinien, wodurch sie aus der Masse des Plasmas entweichen und gegen die Hüllwände stoßen können.

Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Teilchen-Eingrenzungsvorrichtung zu schaffen, die die Vorteile so-Plasma-Eingrenzungs-Vorrichtung

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphic sans FiI, Paris

Vertreter: Dr. W. Müller-Bore

und Dipl.-Ing. H. Gralfs, Patentanwälte,
Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 14. Mai 1959

Hubert Leboutet und Jean-Michel Dolique, Paris, sind als Erfinder genannt worden

wohl der herkömmlichen ringförmigen Eingrenzungsvorrichtungen als auch der herkömmlichen linearen Eingrenzungsvorrichtungen vereinigt, während gleichzeitig die Dichtheit der magnetischen Flasche, die bei der Erfindung verwendet wird, erhöht wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Energieverluste im Plasma infolge Einweichens oder Anstoßens gegen die Wände des ringförmigen Gefäßes zu verringern.

Gemäß der Erfindung sind Mittel vorgesehen, mit denen in das Gefäß ultrahochfrequente Wellen eingeführt werden, welche sich innerhalb des Raumes zwischen dem eingegrenzten Plasma und der Wand des ringförmigen Gefäßes ausbreiten.

Die Erfindung wird an Hand der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung beispielsweise näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt, der etwa senkrecht zur Achse des Ringes einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verläuft. Es ist dabei verständlich, daß eine derartige Darstellung nicht einschränkend ist.

Das Gefäß besteht aus einem Zylinderring (Toroid) 1, beispielsweise aus Aluminium. Ein magnetisches Längsfeld mit Einschnürungen der Feldlinien 3 an Punkten, die im Abstand voneinander längs des Umfanges des Zylinderringes 1 liegen, ist vorgesehen und wird durch geeignete, bekannte Mittel herkömmlicher Art erzielt. Im Beispiel sind hierfür

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sechs Magnetspulen 2 vorgesehen, die in regelmäßigem Abstand längs des Umfanges des Ringes 1 liegen. Diese Magnetspulen werden von einer geeigneten Stromquelle oder von geeigneten Stromquellen (nicht dargestellt) derart gespeist, daß Feldlinien, die längs der kreisförmigen Achse des ringförmigen Gefäßes die gleiche Richtung haben, entstehen. Die Feldlinien 3 zeigen dabei Einschnürungen bei 4 innerhalb des Bereiches der Wicklungen 2 und divergieren zwischen diesen Bereichen derart, daß sie sechs ma- ίο gnetische Flaschen in geschlossener Kette bilden. Es sind weiter vorgesehen Pumpmittel 5 und Mittel 6 für die Zuführung des Plasmas, das innerhalb der magnetischen Flaschen von den Feldlinien 3 eingegrenzt ist. Da die Pumpmittel 5 und die Teilcheneinspritzmittel 6 von irgendeiner geeigneten, bekannten Art sein können, sind sie hier nur schematisch dargestellt. Erfindungsgemäß wird Hochfrequenzenergie in den koaxialen Raum, der zwischen der Wand des Gefäßes 1 und den in den magnetsichen Flaschen eingegrenzten Plasma gebildet wird, eingeführt. Diese Hochfrequenzenergie breitet sich in einem geschlossenen Kreis in Richtung der Pfeile 7 aus. Die Hochfrequenzenergie wird dabei nach bekannten Techniken, die bei Ultra-Hochfrequenz-Zirkulatoren verwendet werden, beispielsweise über einen Richtkoppler mit einem Hohlleiter 8, der tangential zum Zylinderring 1 angeordnet und mit einer angepaßten Belastung 9 abgeschlossen ist, eingeführt. Der Hohlleiter 8 ist mit dem Ringgefäß 1 durch Koppelöffnungen 10 verbunden, die einen derartigen Abstand voneinander haben, daß die gewünschte Richtkoppelwirkung erzielt wird. Der Hohlleiter 8 wird mit einer vorbestimmten hochfrequenten elektromagnetischen Welle erregt, die von einem Verstärker 11, der von einem Oszillator 12 gespeist wird, kommt. Verstärker und Oszillator sind von herkömmlicher Bauart und daher nur schematsich dargestellt. Die Frequenz des Oszillators 12 wird dabei so eingestellt, daß die optimale Wirkung der verwirklichten Eingrenzung erzielt wird.

Die Arbeitsweise der Plasma-Eingrenzungs-Vorrichtung nach der Erfindung kann leicht aus der Tatsache erklärt werden, daß das Hochfrequenzfeld auf das Plasma eine Querkraft oder einen Querdruck ausübt, wodurch der Querdiffusion der Teilchen und daher dem Entweichen quer zu den Wänden der magnetischen Flasche entgegengewirkt wird.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Plasma-Eingrenzungs-Vorrichtung, bestehend aus einem evakuierten, ringförmigen Gefäß, aus Mitteln zur Einspritzung von Plasma in das Gefäß und Mitteln zur Erzeugung eines stetigen magnetischen Feldes über den gesamten Zylinderring, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen in das Gefäß ultrahochfrequente Wellen eingeführt werden, welche sich innerhalb des Raumes zwischen dem eingegrenzten Plasma und der Wand des ringförmigen Gefäßes ausbreiten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um in periodischen Abständen längs des Zylinderringes Einschnürungen der magnetischen Feldlinien zu erzielen (magnetische Spiegel).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Gefäß über einen Richtkoppler mit einem Hohlleiter gekoppelt ist, der mit den ultrahochfrequenten Wellen gespeist wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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