stringtranslate.com

Поливелл

Polywell — это предлагаемая конструкция термоядерного реактора, использующего электрическое и магнитное поле для нагрева ионов до условий термоядерного синтеза.

Конструкция связана с фузором , реактором с высоким бета-излучением , магнитным зеркалом и биконическим каспом . Набор электромагнитов создает магнитное поле, которое захватывает электроны . Это создает отрицательное напряжение, которое притягивает положительные ионы . По мере того, как ионы ускоряются к отрицательному центру, их кинетическая энергия возрастает. Ионы, которые сталкиваются при достаточно высоких энергиях, могут сливаться .

Механизм

Отопление Фузора

Самодельный фузор
Фузор Фарнсворта-Хирша во время работы в так называемом «звездном режиме», характеризующемся «лучами» светящейся плазмы, которые, по-видимому, исходят из зазоров во внутренней сетке.

Фузор Фарнсворта-Хирша состоит из двух проволочных клеток, одна внутри другой, часто называемых сетками, которые помещаются в вакуумную камеру. Внешняя клетка имеет положительное напряжение по сравнению с внутренней клеткой. Топливо, как правило, дейтериевый газ, впрыскивается в эту камеру. Оно нагревается выше своей температуры ионизации , создавая положительные ионы . Ионы положительны и движутся к отрицательной внутренней клетке. Те, которые не попадают в провода внутренней клетки, пролетают через центр устройства на высокой скорости и могут вылететь с другой стороны внутренней клетки. По мере того, как ионы движутся наружу, кулоновская сила толкает их обратно к центру. Со временем внутри внутренней клетки может образоваться ядро ​​ионизированного газа. Ионы проходят вперед и назад через ядро, пока не ударятся либо о сетку, либо о другое ядро. Большинство ударов ядер не приводят к синтезу. Удары по сетке могут повысить температуру сетки, а также разрушить ее. Эти удары отводят массу и энергию от плазмы, а также выбрасывают ионы металла в газ, что охлаждает его.

В фузорах потенциальная яма сделана с помощью проволочной клетки. Поскольку большая часть ионов и электронов падает на клетку, фузоры страдают от высоких потерь проводимости . Следовательно, ни один фузор не приблизился к энергетическому безубыточности.

Рисунок 1 : Иллюстрация основного механизма слияния в фузорах. (1) Фузор содержит две концентрические проволочные клетки. Катод (синий) находится внутри анода (красного). (2) Положительные ионы притягиваются к внутреннему катоду. Электрическое поле работает на ионы, нагревая их до условий слияния. (3) Ионы не попадают во внутреннюю клетку. (4) Ионы сталкиваются в центре и могут слиться. [1] [2]

Диамагнитное удержание плазмы

Polywell пытается удерживать диамагнитную плазму — материал, который отклоняет внешние магнитные поля, создаваемые электромагнитами. Такое поведение не является нормальным для термоядерной плазмы.

И Polywell, и реактор слияния с высоким бета предполагают, что самогенерируемое плазменное поле настолько сильное, что оно будет отклонять внешнее поле. Позже Бассард назвал этот тип ограничения Wiffle-Ball . Эта аналогия использовалась для описания захвата электронов внутри поля. Шарики могут быть захвачены внутри Wiffle-ball , полой перфорированной сферы; если шарики поместить внутрь, они могут катиться и иногда выходить через отверстия в сфере. Магнитная топология высокобета-поливелла действует аналогично с электронами. В июне 2014 года EMC2 опубликовала препринт [3], предоставляющий (1) рентгеновские и (2) измерения петли потока, что диамагнитный эффект будет влиять на внешнее поле.

На этом рисунке показана разработка предлагаемой концепции удержания «wiffle ball». Показаны три ряда фигур: магнитное поле, движение электронов и плотность плазмы внутри полиямы. (A) Поле представляет собой суперпозицию шести колец в коробке. В центре находится нулевая точка — зона отсутствия магнитного поля. [4] Плазма намагничивается , что означает, что плазма и магнитное поле смешиваются. (B) По мере того, как впрыскивается плазма, плотность увеличивается. (C) По мере того, как плотность плазмы увеличивается, плазма становится более диамагнитной , заставляя ее отталкивать внешнее магнитное поле. По мере того, как плазма выдавливается наружу, плотность окружающего магнитного поля увеличивается. Это затягивает спиральное движение частиц за пределами центра. Образуется резкая граница. [3] Прогнозируется, что ток [5] [6] образуется на этой границе. (D) Если давления находят равновесие при бета, равном единице, это определяет форму плазменного облака. (E) В центре нет магнитного поля от колец. Это означает, что его движение внутри свободного радиуса поля должно быть относительно прямолинейным или баллистическим. [4]

По словам Бассарда, типичная скорость утечки через касп такова, что электрон совершает от 5 до 8 проходов, прежде чем покинуть касп в стандартном зеркальном биконическом каспе; от 10 до 60 проходов в поликолодце при зеркальном ограничении (низкая бета), которое он назвал ограничением каспом; и несколько тысяч проходов при ограничении Виффл-болом (высокая бета). [7] [8]

В феврале 2013 года компания Lockheed Martin Skunk Works анонсировала новую компактную термоядерную машину — высокобета-реактор термоядерного синтеза [9] [10] , который может быть связан с биконическим каспом и поликоном и работать при β  = 1.

Другие механизмы захвата

Магнитное зеркало

Магнитное зеркало доминирует в конструкциях с низким бета. Ионы и электроны отражаются от полей высокой плотности к полям низкой плотности. Это известно как эффект магнитного зеркала. [11] Кольца поликолодца расположены так, что самые плотные поля находятся снаружи, захватывая электроны в центре. Это может захватывать частицы при низких значениях бета.

Ограничение выступа

Рисунок 3 : Выступы Polywell. Линейный выступ проходит вдоль шва между двумя электромагнитами. Забавный выступ — это выступ между тремя магнитами, проходящий по углам. Точечный выступ лежит в середине одного электромагнита.

В условиях высокой беты машина может работать с ограничением каспов. [12] Это улучшение по сравнению с более простым магнитным зеркалом. [13] MaGrid имеет шесть точечных каспов, каждый из которых расположен в середине кольца; и два сильно модифицированных линейных каспа, связывающих восемь угловых каспов, расположенных в вершинах куба. Ключевым моментом является то, что эти два линейных каспа намного уже, чем одиночный линейный касп в машинах с магнитным зеркалом, поэтому чистые потери меньше. Потери двух линейных каспов аналогичны или ниже, чем у шести гранецентрированных точечных каспов. [14] В 1955 году Гарольд Град предположил, что высокое давление плазмы в сочетании с магнитным полем каспов улучшит ограничение плазмы. [5] Диамагнитная плазма отклоняет внешние поля и закупоривает каспы. Эта система была бы гораздо лучшей ловушкой.

Ограничение с помощью острых выступов исследовалось теоретически [6] и экспериментально. [15] Однако большинство экспериментов с острыми выступами потерпели неудачу и исчезли из национальных программ к 1980 году.

Бета в магнитных ловушках

Рисунок 2 : График магнитного поля, генерируемого MaGrid внутри поликолодца. Нулевая точка отмечена красным в центре.

Магнитные поля оказывают давление на плазму. Бета — это отношение давления плазмы к напряженности магнитного поля. Его можно определить отдельно для электронов и ионов. Поликолодец касается только бета-электрона, тогда как бета-ион представляет больший интерес в токамаке и других машинах с нейтральной плазмой. Эти два показателя различаются в очень большом соотношении из-за огромной разницы в массе между электроном и любым ионом. Обычно в других устройствах бета-электрон пренебрегается, поскольку бета-ион определяет более важные параметры плазмы. Это существенный момент путаницы для ученых, более знакомых с более «традиционной» физикой термоядерной плазмы.

Обратите внимание, что для бета-электрона используются только плотность электронов и температура, поскольку оба эти параметра, но особенно последний, могут значительно отличаться от параметров ионов в том же месте.

[16]

Большинство экспериментов на поликорешках включают низкобета-плазменные режимы (где β < 1), [17] , где плазменное давление слабо по сравнению с магнитным давлением . Несколько моделей описывают магнитное удержание в поликорешках. [ требуется ссылка ] Тесты показали, что удержание плазмы усиливается в конфигурации магнитного каспа, когда β (давление плазмы/давление магнитного поля) имеет порядок единицы. Это усиление требуется для того, чтобы термоядерный энергетический реактор, основанный на удержании каспа, был осуществим. [18]

Дизайн

Рисунок 1 : Эскиз MaGrid в поликоллекторе

Основная проблема с фьюзором заключается в том, что внутренняя клетка отводит слишком много энергии и массы. Решение, предложенное Робертом Буссардом и Олегом Лаврентьевым [19] , состояло в замене отрицательной клетки на «виртуальный катод», сделанный из облака электронов.

Polywell состоит из нескольких частей, которые помещаются в вакуумную камеру [20]

Плотность магнитной энергии, необходимая для удержания электронов, намного меньше, чем та, которая требуется для непосредственного удержания ионов, как это делается в других проектах по термоядерному синтезу, таких как ИТЭР . [21] [24] [25]

Другое поведение

Движение одного электрона

Рисунок 4 : Иллюстрация движения одного электрона внутри полиямы. Она основана на рисунках из "Низкое бета-удержание в полияме, смоделированное с помощью обычных теорий точечных каспов", но не является точной копией.

Когда электрон попадает в магнитное поле, он испытывает силу Лоренца и сворачивается в штопор. Радиус этого движения — гирорадиус . По мере движения он теряет часть энергии в виде рентгеновских лучей каждый раз, когда меняет скорость. Электрон вращается быстрее и плотнее в более плотных полях, когда он попадает в MaGrid. Внутри MaGrid одиночные электроны проходят прямо через нулевую точку из-за их бесконечного гирорадиуса в областях без магнитного поля. Затем они направляются к краям поля MaGrid и сворачиваются в штопор еще плотнее вдоль более плотных линий магнитного поля. [17] [26] Это типичное движение электронного циклотронного резонанса . Их гирорадиус уменьшается, и когда они попадают в плотное магнитное поле, они могут отражаться с помощью эффекта магнитного зеркала. [27] [28] [29] Электронный захват был измерен в полиямах с помощью зондов Ленгмюра . [21] [22] [4]

Поливелл пытается ограничить ионы и электроны двумя различными способами, заимствованными из фузоров и магнитных зеркал . Электроны легче ограничить магнитно, поскольку они имеют гораздо меньшую массу, чем ионы. [30] Машина ограничивает ионы, используя электрическое поле таким же образом, как фузор ограничивает ионы: в поливелле ионы притягиваются к отрицательному электронному облаку в центре. В фузоре они притягиваются к отрицательной проволочной клетке в центре.

Рециркуляция плазмы

Рециркуляция плазмы значительно улучшит работу этих машин. Утверждается, что эффективная рециркуляция — единственный способ, при котором они могут быть жизнеспособными. [31] [32] Электроны или ионы движутся через устройство, не ударяясь о поверхность, что снижает потери проводимости . Буссард подчеркнул это; особенно подчеркивая, что электроны должны двигаться через все выступы машины. [33] [34]

Рисунок 5 : Распределение энергии ионов термализованной плазмы внутри полиямы. [31] Эта модель предполагает максвелловскую популяцию ионов, разбитую на различные группы. (1) Ионы, у которых недостаточно энергии для слияния, (2) ионы с энергией инжекции, (3) ионы, у которых так много кинетической энергии, что они вылетают.

Модели распределения энергии

Рисунок 6 : Распределение энергии нетермализованной плазмы внутри полиямы. [35] Утверждается, что область ненамагниченного пространства приводит к рассеянию электронов, что приводит к моноэнергетическому распределению с холодным электронным хвостом. Это подтверждается двумерным моделированием частиц в ячейках.

По состоянию на 2015 год окончательно не определено, каково распределение энергии ионов или электронов. Распределение энергии плазмы можно измерить с помощью зонда Ленгмюра . Этот зонд поглощает заряд из плазмы по мере изменения ее напряжения, создавая кривую IV . [36] Из этого сигнала можно рассчитать распределение энергии. Распределение энергии одновременно управляет и управляется несколькими физическими скоростями, [31] скоростью потери электронов и ионов, скоростью потери энергии излучением , скоростью синтеза и скоростью несинтезированных столкновений. Скорость столкновений может сильно различаться в системе: [ необходима ссылка ]

Критики утверждали, что и электроны, и ионные популяции имеют распределение по колоколообразной кривой ; [31] что плазма термализована . Приводимое обоснование состоит в том, что чем дольше электроны и ионы движутся внутри полиямы, тем больше взаимодействий они претерпевают, что приводит к термализации. Эта модель для [31] распределения ионов показана на рисунке 5.

Сторонники моделировали нетепловую плазму . [33] Оправданием является большое количество рассеяния в центре устройства. [37] Без магнитного поля электроны рассеиваются в этой области. Они утверждали, что это рассеяние приводит к моноэнергетическому распределению, подобному показанному на рисунке 6. Этот аргумент подтверждается двумерным моделированием частиц в ячейках. [37] Буссард утверждал, что постоянная инжекция электронов будет иметь тот же эффект. [20] Такое распределение поможет поддерживать отрицательное напряжение в центре, улучшая производительность. [20]

Соображения относительно чистой мощности

Тип топлива

Рисунок 7 : График поперечного сечения различных реакций синтеза.

Ядерный синтез относится к ядерным реакциям , которые объединяют более легкие ядра , чтобы стать более тяжелыми ядрами. Все химические элементы могут быть синтезированы; для элементов с меньшим количеством протонов, чем у железа, этот процесс преобразует массу в энергию , которая потенциально может быть захвачена для обеспечения мощности синтеза .

Вероятность возникновения реакции синтеза контролируется поперечным сечением топлива, [38] которое, в свою очередь , является функцией его температуры. Самые легкие для синтеза ядра — это дейтерий и тритий . Их синтез происходит, когда ионы достигают 4 кэВ ( килоэлектронвольт ), или около 45 миллионов кельвинов . Polywell достигнет этого, ускоряя ион с зарядом 1 в электрическом поле 4000 вольт. Высокая стоимость, короткий период полураспада и радиоактивность трития затрудняют работу с ним .

Вторая самая простая реакция — это слияние дейтерия с самим собой. Из-за своей низкой стоимости дейтерий обычно используется любителями Fusor. Эксперименты Бассарда с поливеллом проводились с использованием этого топлива. Синтез дейтерия или трития производит быстрый нейтрон, а следовательно, и радиоактивные отходы. Выбор Бассарда состоял в том, чтобы слить бор-11 с протонами; эта реакция является безнейтронной (не производит нейтронов). Преимущество p- 11B в качестве топлива для синтеза заключается в том, что первичным выходом реактора будут энергичные альфа-частицы, которые можно напрямую преобразовать в электричество с высокой эффективностью с помощью прямого преобразования энергии . Прямое преобразование достигло 48% энергетической эффективности [39] против 80–90% теоретической эффективности. [11]

критерий Лоусона

Энергию, генерируемую в результате синтеза внутри горячего плазменного облака, можно найти с помощью следующего уравнения: [40]

где:

Энергия меняется в зависимости от температуры, плотности, скорости столкновения и топлива. Чтобы достичь чистой выработки энергии, реакции должны происходить достаточно быстро, чтобы компенсировать потери энергии. Плазменные облака теряют энергию через проводимость и излучение . [40] Проводимость — это когда ионы , электроны или нейтралы касаются поверхности и улетают. Энергия теряется вместе с частицей. Излучение — это когда энергия улетает в виде света. Излучение увеличивается с температурой. Чтобы получить чистую мощность от синтеза, эти потери должны быть преодолены. Это приводит к уравнению для выходной мощности.

Чистая мощность = КПД × (Синтез − Потери на излучение − Потери на теплопроводность)

Лоусон использовал это уравнение для оценки условий чистой мощности [40] на основе облака Максвелла . [40]

Однако критерий Лоусона не применим к Поливеллу, если предположение Бассарда о том, что плазма нетепловая, верно. Лоусон заявил в своем основополагающем отчете: [40] «Конечно, легко постулировать системы, в которых распределение скоростей частиц не является максвелловским. Эти системы выходят за рамки этого отчета». Он также исключил возможность воспламенения нетепловой плазмы: «Ничего нельзя получить, используя систему, в которой электроны находятся при более низкой температуре [чем ионы]. Потеря энергии в такой системе за счет передачи электронам всегда будет больше энергии, которая была бы излучена электронами, если бы они были [той же] температуры».

Критика

Существует несколько общих критических замечаний к Polywell:

Критика гонщика

Тодд Райдер (биолог-инженер и бывший студент физики плазмы) [41] подсчитал, что потери рентгеновского излучения при использовании этого топлива превысят выработку энергии термоядерного синтеза по крайней мере на 20%. Модель Райдера использовала следующие предположения: [31] [32]

Основываясь на этих предположениях, Райдер использовал общие уравнения [43] для оценки скоростей различных физических эффектов. Они включали потерю ионов из-за рассеяния вверх, скорость термализации ионов, потерю энергии из-за рентгеновского излучения и скорость синтеза. [31] Его выводы состояли в том, что устройство страдало от «фундаментальных недостатков». [31]

Напротив, Бассард утверждал [8] , что плазма имела другую структуру, распределение температуры и профиль скважины. Эти характеристики не были полностью измерены и являются центральными для осуществимости устройства. Расчеты Бассарда показали, что потери на тормозное излучение будут намного меньше. [44] [45] По словам Бассарда, высокая скорость и, следовательно, низкое поперечное сечение для кулоновских столкновений ионов в ядре делают термализующие столкновения очень маловероятными, в то время как низкая скорость на краю означает, что термализация там почти не влияет на скорость ионов в ядре. [46] [47] Бассард подсчитал, что реактор с полиямами радиусом 1,5 метра будет производить чистую мощность, синтезируя дейтерий . [48]

Другие исследования опровергли некоторые предположения, сделанные Райдером и Невинсом, утверждая, что реальная скорость синтеза и связанная с ней рециркуляционная мощность (необходимая для преодоления эффекта термализации и поддержания немаксвелловского ионного профиля) могут быть оценены только с помощью самосогласованной столкновительной обработки функции распределения ионов, чего не хватало в работе Райдера. [49]

Улавливание энергии

Было предложено, что энергия может быть извлечена из поликолодцев с помощью захвата тепла или, в случае безнейтронного синтеза, такого как D - 3He или p - 11B , прямого преобразования энергии , хотя эта схема сталкивается с трудностями. Энергичные альфа-частицы (до нескольких МэВ), генерируемые безнейтронной реакцией синтеза, будут выходить из MaGrid через шесть осевых выступов в виде конусов (распространяемых ионных пучков). Коллекторы прямого преобразования внутри вакуумной камеры будут преобразовывать кинетическую энергию альфа-частиц в постоянный ток высокого напряжения . Альфа-частицы должны замедлиться, прежде чем они вступят в контакт с пластинами коллектора, чтобы реализовать высокую эффективность преобразования. [50] В экспериментах прямое преобразование продемонстрировало эффективность преобразования 48%. [51]

История

В конце 1960-х годов несколько исследований изучали полиэдральные магнитные поля как возможность удержания термоядерной плазмы. [52] [53] Первое предложение объединить эту конфигурацию с электростатической потенциальной ямой для улучшения удержания электронов было сделано Олегом Лаврентьевым в 1975 году. [19] Идея была подхвачена Робертом Буссардом в 1983 году. В его патентной заявке 1989 года упоминался Лаврентьев, [14] хотя в 2006 году он, по-видимому, утверждал, что (повторно) открыл эту идею независимо. [54]

ГЭС

Исследования финансировались сначала Агентством по уменьшению угрозы обороны, начиная с 1987 года, а затем DARPA . [22] : 32:30  Это финансирование привело к созданию машины, известной как эксперимент с источником высокой энергии (HEPS). Она была построена компанией Directed Technologies Inc. [55] Эта машина была большой (1,9 м в поперечнике) машиной с кольцами снаружи вакуумной камеры. [22] : 32:33  Эта машина работала плохо, потому что магнитные поля направляли электроны в стенки, что приводило к потерям проводимости. Эти потери были приписаны плохой инжекции электронов. [55] ВМС США начали предоставлять проекту низкоуровневое финансирование в 1992 году. [56] Кралл опубликовал результаты в 1994 году. [55]

Буссард, который был сторонником исследований токамаков , обратился к сторонникам этой концепции, так что эта идея стала ассоциироваться с его именем. В 1995 году он направил письмо в Конгресс США, в котором заявил, что поддерживал токамаки только для того, чтобы получить государственное финансирование исследований термоядерного синтеза, но теперь он считает, что есть лучшие альтернативы.

EMC2, Inc.

Буссард основал Energy/Matter Conversion Corporation, Inc. (также известную как EMC2) в 1985 году [22] [14] и после того, как программа HEPS закончилась, компания продолжила свои исследования. Были созданы последующие машины, эволюционировавшие от WB-1 до WB-8. Компания выиграла грант SBIR I в 1992–93 годах и грант SBIR II в 1994–95 годах, оба от ВМС США. [54] В 1993 году она получила грант от Института исследований в области электроэнергетики . [54] В 1994 году компания получила небольшие гранты от NASA и LANL . [54] Начиная с 1999 года компания в основном финансировалась ВМС США. [54]

WB-1 имел шесть обычных магнитов в кубе. Это устройство было 10 см в поперечнике. [54] WB-2 использовал катушки проводов для создания магнитного поля. Каждый электромагнит имел квадратное поперечное сечение, что создавало проблемы. Магнитные поля направляли электроны в металлические кольца, увеличивая потери проводимости и захват электронов. Эта конструкция также страдала от потерь «забавных выступов» на стыках между магнитами. WB-6 пытался решить эти проблемы, используя круглые кольца и большее расстояние друг от друга. [22] Следующее устройство, PXL-1, было построено в 1996 и 1997 годах. Эта машина была 26 см в поперечнике и использовала более плоские кольца для создания поля. [54] С 1998 по 2005 год компания построила серию из шести машин: WB-3, MPG-1,2, WB-4, PZLx-1, MPG-4 и WB-5. Все эти реакторы представляли собой конструкции из шести магнитов, выполненные в форме куба или усеченного куба . Их радиус варьировался от 3 до 40 см. [54]

Первоначальные трудности в сферическом удержании электронов привели к прекращению исследовательского проекта 2005 года. Однако Буссард сообщил о скорости синтеза 10 9 в секунду при запуске реакций DD-синтеза всего при 12,5 кВ (на основе обнаружения девяти нейтронов в пяти тестах, [8] [57] что дает широкий доверительный интервал ). Он заявил, что скорость синтеза, достигнутая WB-6, была примерно в 100 000 раз больше, чем та, которую достиг Фарнсворт при аналогичной глубине скважины и условиях привода. [58] [59] Для сравнения, исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон сообщили о скорости нейтронов до 5×10 9 в секунду при напряжении 120 кВ от электростатического фьюзера без магнитных полей. [60]

Бассард утверждал, что, используя сверхпроводящие катушки, единственный значительный канал потери энергии — это потери электронов, пропорциональные площади поверхности. Он также заявил, что плотность будет масштабироваться пропорционально квадрату поля (условия постоянной бета ), а максимально достижимое магнитное поле будет масштабироваться пропорционально радиусу. При этих условиях вырабатываемая термоядерная мощность будет масштабироваться пропорционально седьмой степени радиуса, а прирост энергии будет масштабироваться пропорционально пятой степени. Хотя Бассард публично не документировал обоснование, лежащее в основе этой оценки, [61] если это правда, это позволило бы использовать модель, которая всего в десять раз больше, в качестве термоядерной электростанции. [8]

ВБ-6

Финансирование становилось все более и более скудным. По словам Буссарда , «средства были явно необходимы для более важной войны в Ираке ». [59] Дополнительные 900 тыс. долларов США из финансирования Управления военно-морских исследований позволили программе продолжаться достаточно долго, чтобы достичь испытаний WB-6 в ноябре 2005 года. WB-6 имел кольца с круглыми поперечными сечениями, которые разнесены на стыках. Это уменьшило площадь поверхности металла, не защищенную магнитными полями. Эти изменения значительно улучшили производительность системы, что привело к большей рециркуляции электронов и лучшему удержанию электронов в постепенно более плотном ядре. Эта машина производила скорость синтеза 10 9 в секунду. Это основано на общем количестве девяти нейтронов в пяти испытаниях, что дает широкий доверительный интервал. [8] [57] Напряжение привода на испытаниях WB-6 составляло около 12,5 кВ, с результирующей глубиной потенциальной ямы около 10 кВ. [8] Таким образом, ионы дейтерия могли иметь максимум 10 кэВ кинетической энергии в центре. Для сравнения, Fusor, работающий на дейтериевом синтезе при 10 кВ, произведет скорость синтеза, почти слишком малую для обнаружения. Хирш сообщил о такой высокой скорости синтеза только при управлении своей машиной с падением напряжения в 150 кВ между внутренней и внешней клетками. [62] Хирш также использовал дейтерий и тритий , гораздо более легкое топливо для синтеза, поскольку оно имеет более высокое ядерное сечение .

Хотя импульсы WB-6 были субмиллисекундными, Буссард считал, что физика должна представлять устойчивое состояние. Испытание WB-6 в последнюю минуту закончилось преждевременно, когда изоляция на одном из электромагнитов с ручным заводом прогорела, что разрушило устройство.

Попытки возобновить финансирование

Из-за отсутствия финансирования в 2006 году проект был заморожен. Это положило конец 11-летнему эмбарго ВМС США на публикацию и рекламу в период с 1994 по 2005 год. [63] Военное оборудование компании было передано SpaceDev , которая наняла трех исследователей команды. [59] После передачи Буссард попытался привлечь новых инвесторов, выступая с докладами, пытаясь повысить интерес к своему проекту. Он выступил с докладом в Google под названием «Стоит ли Google становиться ядерным?» [22] Он также представил и опубликовал обзор на 57-м Международном астронавтическом конгрессе в октябре 2006 года. [8] Он выступил на внутреннем Yahoo! Tech Talk 10 апреля 2007 года. [64] и выступил на интернет-разговорном радиошоу The Space Show 8 мая 2007 года. У Буссарда были планы на WB-8, который был многогранником более высокого порядка с 12 электромагнитами. Однако эта конструкция не была использована в реальной машине WB-8.

Буссард считал, что машина WB-6 продемонстрировала прогресс и что не понадобятся никакие промежуточные модели. Он отметил: «Мы, вероятно, единственные люди на планете, которые знают, как сделать настоящую систему чистого термоядерного синтеза с чистой мощностью» [58]. Он предложил перестроить WB-6 более надежно, чтобы проверить ее производительность. После публикации результатов он планировал созвать конференцию экспертов в этой области, чтобы попытаться привлечь их к своей разработке. Первым шагом в этом плане было проектирование и создание еще двух маломасштабных конструкций (WB-7 и WB-8), чтобы определить, какая полномасштабная машина будет лучшей. Он написал: «Единственная оставшаяся работа по созданию малогабаритных машин, которая может дать дальнейшие улучшения в производительности, — это испытание одного или двух устройств масштаба WB-6, но с «квадратными» или многоугольными катушками, выровненными приблизительно (но слегка смещенными на основных гранях) вдоль рёбер вершин многогранника. Если это построить вокруг усечённого додекаэдра , ожидается почти оптимальная производительность; примерно в 3–5 раз лучше, чем у WB-6». [8] Буссард умер 6 октября 2007 года от множественной миеломы в возрасте 79 лет. [65]

В 2007 году Стивен Чу , лауреат Нобелевской премии и бывший министр энергетики США , ответил на вопрос о Polywell на технической конференции в Google . Он сказал: «Пока что недостаточно информации, чтобы я мог дать оценку вероятности того, что это может сработать или нет... Но я пытаюсь получить больше информации». [66]

Промежуточное финансирование 2007–09

Сборка команды

В августе 2007 года EMC2 получила контракт с ВМС США на 1,8 млн долларов. [67] Перед смертью Бассарда в октябре 2007 года [68] Долли Грей, которая была соучредителем EMC2 вместе с Бассардом и была ее президентом и генеральным директором, помогла собрать ученых в Санта-Фе для продолжения работы. Группу возглавлял Ричард Небель, в нее входил физик, получивший образование в Принстоне, Джейёнг Пак. Оба физика были в отпуске из LANL . В группу также входили Майк Рэй, физик, который проводил ключевые испытания 2005 года; и Кевин Рэй, компьютерный специалист для этой операции.

ВБ-7

WB-7 был построен в Сан-Диего и отправлен на испытательный полигон EMC2. Устройство было названо WB-7 и, как и предыдущие версии, было разработано инженером Майком Скилликорном. Эта машина имеет конструкцию, похожую на WB-6. WB-7 достиг «первой плазмы» в начале января 2008 года. [69] [70] В августе 2008 года команда завершила первую фазу своего эксперимента и представила результаты коллегиальному рецензированию. На основании этого обзора федеральные спонсоры согласились, что команда должна перейти к следующей фазе. Небель сказал: «Мы добились определенного успеха», имея в виду усилия команды по воспроизведению многообещающих результатов, полученных Буссардом. «Это своего рода смесь», — сообщил Небель. «Мы в целом довольны тем, что мы получили от этого, и мы узнали огромное количество», — также сказал он. [71]

2008

В сентябре 2008 года Центр ВВС США публично запросил контракт на исследование электростатического термоядерного устройства « Wiffle Ball ». [72] В октябре 2008 года ВМС США публично запросили еще два контракта [73] [74] с EMC2 в качестве предпочтительного поставщика. Эти две задачи заключались в разработке более совершенного оборудования и разработке пушки для инжекции ионов. [75] [76] В декабре 2008 года, после многих месяцев рассмотрения экспертной группой представленных окончательных результатов WB-7, Небель прокомментировал, что «Нет ничего в [исследовании], что предполагает, что это не сработает», но «Это совсем не то же самое, что сказать, что это сработает». [77]

2009-2014

2009

В январе 2009 года Центр ВВС США предварительно запросил еще один контракт на «модификацию и тестирование плазменного виффлбола 7» [78], который, по-видимому, финансировал установку приборов, разработанных в предыдущем контракте, установку новой конструкции соединителя (соединения) между катушками и эксплуатацию модифицированного устройства. Модифицированное устройство называлось WB-7.1. Этот предварительный запрос начался как контракт на 200 тыс. долларов, но окончательное решение было принято на сумму 300 тыс. долларов. В апреле 2009 года Министерство обороны США опубликовало план предоставления EMC2 дополнительных 2 млн. долларов в рамках Закона о восстановлении и реинвестировании Америки 2009 года . Ссылка в законодательстве была обозначена как Plasma Fusion (Polywell) — Демонстрационная система удержания термоядерной плазмы для береговых и корабельных приложений; Совместный проект OSD /USN. [79] Закон о восстановлении профинансировал ВМС в размере 7,86 млн. долларов для создания и тестирования WB-8. [80] В контракте ВМС был предусмотрен опцион на дополнительные 4,46 млн долларов. [80] Новое устройство увеличило напряженность магнитного поля в восемь раз по сравнению с WB-6. [81]

2010

Команда создала WB-8 и вычислительные инструменты для анализа и понимания полученных с него данных. [82] Команда переехала в Сан-Диего. [83]

2011

Президентом стал Чжэён Пак. [84] В майском интервью Пак прокомментировал, что «Эта машина [WB8] должна быть способна генерировать в 1000 раз больше ядерной активности, чем WB-7, с примерно в восемь раз большим магнитным полем» [85] Первая плазма WB-8 была получена 1 ноября 2010 года. [82] К третьему кварталу было проведено более 500 мощных плазменных выстрелов. [86] [87]

2012

По состоянию на 15 августа ВМС согласились профинансировать EMC2 дополнительными 5,3 миллиона долларов в течение 2 лет для работы над накачкой электронов в виффлбол. Они планировали интегрировать импульсный источник питания для поддержки электронных пушек (100+A, 10 кВ). WB-8 работал при 0,8 Тесла. Обзор работы дал рекомендацию продолжить и расширить усилия, [88] заявив: «Экспериментальные результаты на сегодняшний день согласуются с базовой теоретической основой концепции поликольского слияния и, по мнению комитета, заслуживают продолжения и расширения». [89]

Выход на биржу

2014

В июне EMC2 впервые продемонстрировал, что электронное облако становится диамагнитным в центре конфигурации магнитного каспа, когда бета высока, разрешив более раннюю гипотезу. [5] [3] Термализирована ли плазма, еще предстоит продемонстрировать экспериментально. Парк представил эти результаты в различных университетах, [90] [91] [92] [93] [94] на ежегодной встрече Fusion Power Associates 2014 года [95] и на конференции IEC 2014 года.

2015

22 января EMC2 представила свою версию на конференции Microsoft Research . [96] EMC2 запланировала трехлетнюю коммерческую исследовательскую программу стоимостью 30 миллионов долларов, чтобы доказать работоспособность Polywell. [97] 11 марта компания подала патентную заявку, в которой были уточнены идеи патента Бассарда 1985 года. [98] Статья «Удержание электронов высокой энергии в конфигурации магнитного каспа» была опубликована в Physical Review X. [99]

2016

13 апреля Next Big Future опубликовал статью об информации о реакторе Wiffle Ball, датированной 2013 годом, в соответствии с Законом о свободе информации .

2 мая Jaeyoung Park выступил с лекцией в Khon Kaen University в Таиланде, заявив, что мир настолько недооценил сроки и влияние, которые будет иметь практическая и экономическая термоядерная энергия , что ее окончательное появление будет крайне разрушительным. Park заявил, что он ожидает представить «окончательное научное доказательство принципа для технологии polywell около 2019-2020 годов», и ожидает, что «первое поколение коммерческого термоядерного реактора будет разработано к 2030 году, а затем массовое производство и коммерциализация технологии в 2030-х годах. Это примерно на 30 лет быстрее, чем ожидается в проекте Международного термоядерного энергетического реактора (ИТЭР). Это также будет на десятки миллиардов долларов дешевле». [100]

2018

В мае 2018 года Парк и Николас Кралл подали заявку на патент ВОИС WO/2018/208953. [101] «Создание реакций ядерного синтеза с использованием инжекции ионного пучка в магнитных устройствах высокого давления», в которой подробно описывалось устройство Polywell.

Эксперименты Сиднейского университета

В июне 2019 года результаты длительных экспериментов в Сиднейском университете (USyd) были опубликованы в форме докторской диссертации Ричарда Боудена-Рида. Используя экспериментальную машину, созданную в университете, команда исследовала формирование виртуальных электродов. [102]

Их работа продемонстрировала, что можно было обнаружить лишь незначительные или отсутствующие следы виртуального электродного образования. Это оставило загадку; как их машина, так и предыдущие эксперименты показали четкие и последовательные доказательства образования потенциальной ямы , которая захватывала ионы, что ранее приписывалось образованию электродов. Исследуя эту проблему, Боуден-Рид разработал новые уравнения поля для устройства, которые объясняли потенциальную яму без образования электродов, и продемонстрировал, что это соответствовало как их результатам, так и результатам предыдущих экспериментов. [102]

Далее, изучение общего механизма концепции виртуального электрода показало, что его взаимодействие с ионами и им самим заставит его «течь» с бешеной скоростью. Предполагая плотности плазмы и энергии, необходимые для производства чистой энергии, было подсчитано, что новые электроны должны будут поставляться с невыполнимой скоростью в 200 000  ампер . [102]

Первоначальные результаты указывают на незначительное удержание заряда с небольшим или нулевым образованием потенциальной ямы. Кроме того, показано, что существование потенциальных ям, о которых сообщалось в предыдущих публикациях, можно объяснить без необходимости виртуального катода, создаваемого захваченными электронами. Более того, показано, что потенциальные ямы, которые создают удержание электронов и нагрев от виртуальных катодов, больше не существуют с увеличением плотности плазмы. [102]

Связанные проекты

Прометей Fusion Perfection

Марк Суппес построил поликолодец в Бруклине. Он был первым любителем, обнаружившим захват электронов с помощью зонда Ленгмюра внутри поликолодца. Он выступил с докладом на конференции LIFT 2012 года и конференции WIRED 2012 года. [103] Проект официально завершился в июле 2013 года из-за отсутствия финансирования. [104]

Сиднейский университет

В Сиднейском университете в Австралии были проведены эксперименты с полилунжерами, в результате которых было опубликовано пять статей в журнале Physics of Plasmas . [17] [26] [30] [105] [106] Они также опубликовали две докторские диссертации [4] [107] и представили свои работы на конференциях IEC Fusion. [108] [109]

В статье за ​​май 2010 года обсуждалась способность небольшого устройства захватывать электроны. В статье утверждалось, что машина имела идеальную напряженность магнитного поля, которая максимизировала ее способность захватывать электроны. В статье анализировалось поликолодцевое магнитное удержание с использованием аналитических решений и моделирования. Работа связывала поликолодцевое магнитное удержание с теорией магнитного зеркала . [27] [110] [111] В работе 2011 года использовалось моделирование частиц в ячейках для моделирования движения частиц в поликолодцах с небольшой популяцией электронов. Электроны вели себя аналогично частицам в биконическом каспе . [28]

В статье 2013 года измерялось отрицательное напряжение внутри 4-дюймового алюминиевого поликолодца. [30] Тесты включали измерение внутреннего пучка электронов, сравнение машины с магнитным полем и без него , измерение напряжения в разных местах и ​​сравнение изменений напряжения с напряженностью магнитного и электрического полей. [30]

В статье 2015 года под названием «Слияние в магнитно-экранированном сеточном инерциальном электростатическом устройстве удержания» была представлена ​​теория для системы термоядерного инерциального электростатического удержания (IEC), которая показывает, что чистый прирост энергии возможен, если сетка магнитно экранирована от ионного удара. Анализ показал, что даже в системе дейтерий-дейтерий в лабораторных масштабах возможна производительность выше безубыточности. Предлагаемое устройство обладало необычным свойством, заключающимся в том, что оно может избегать как потерь на каспе традиционных магнитных систем термоядерного синтеза, так и потерь на сетке традиционных конфигураций IEC. [112]

Иранский научно-исследовательский институт ядерной науки и технологий

В ноябре 2012 года агентство Trend News сообщило, что Организация по атомной энергии Ирана выделила «8 миллионов долларов» [113] на исследования инерционного электростатического удержания, и около половины из них было потрачено. Финансируемая группа опубликовала статью в Journal of Fusion Energy , в которой говорилось, что были проведены симуляции частиц в ячейках поликолодца. Исследование показало, что глубина колодца и контроль фокусировки ионов могут быть достигнуты путем изменения напряженности поля, и ссылалось на более ранние исследования с традиционными фузорами. Группа запустила фузор в непрерывном режиме при -140 кВ и 70 мА тока с DD-топливом, производя 2×10 7 нейтронов в секунду. [114]

Университет Висконсина

Исследователи выполнили работу по моделированию Власова-Пуассона, частиц в ячейках, на поливелле. Это было профинансировано через стипендию National Defense Science and Engineering Graduate Fellowship и было представлено на конференции Американского физического общества 2013 года . [115]

Конвергент Сайентифик, Инк.

Convergent Scientific, Inc. (CSI) — американская компания, основанная в декабре 2010 года и базирующаяся в Хантингтон-Бич, Калифорния. [116] Они тестировали свою первую конструкцию polywell, Model 1, на стационарных операциях с января по конец лета 2012 года. MaGrid был изготовлен из уникальной полой проволоки в форме ромба, в которую протекал электрический ток и жидкий хладагент. [117] [118] [119] Они прилагают усилия для создания малогабаритной polywell, сплавляющей дейтерий . [120] [121] Компания подала несколько патентов [122] [123] [124] и осенью 2013 года провела серию веб-презентаций для инвесторов. [125] В презентациях упоминается столкновение с нестабильностями плазмы, включая диокотрон , двухпоточную и нестабильность Вайбеля . Компания хочет производить и продавать азот-13 для ПЭТ- сканирования. [126]

Исследование лучистой материи

Radiant Matter [127] — голландская организация, которая построила фузоры и планирует построить поликотел. [ необходима цитата ]

ПротонБор

ProtonBoron [128] — организация, которая планирует построить протонно-борный поликотел.

Прогрессивные решения Fusion

Progressive Fusion Solutions — это стартап IEC, занимающийся исследованиями в области термоядерных технологий, который занимается разработкой устройств типа Fusor и Polywell.

Корпорация Fusion One

Fusion One Corporation — американская организация, основанная доктором Полом Сиком (бывшим ведущим физиком EMC2), доктором Скоттом Корнишем из Сиднейского университета и Рэндаллом Волбергом. Она работала с 2015 по 2017 год. Они разработали магнитоэлектростатический реактор под названием «F1», который частично основывался на поливелле. Он представил систему внешних электромагнитных катушек с внутренними катодными отражательными поверхностями, чтобы обеспечить сохранение потерь энергии и частиц, которые в противном случае терялись бы через магнитные каспы. В ответ на выводы Тодда Райдера о балансе мощности 1995 года была разработана новая аналитическая модель, основанная на этой функции восстановления, а также более точная квантовая релятивистская трактовка потерь тормозного излучения, которая отсутствовала в анализе Райдера. Версия 1 аналитической модели была разработана старшим физиком-теоретиком доктором Владимиром Мирновым и продемонстрировала достаточно кратные значения чистого усиления с DT и достаточные кратные значения с DD для использования для генерации электроэнергии. Эти предварительные результаты были представлены на ежегодном обзорном собрании ARPA-E ALPHA 2017. [129] Фаза 2 модели удалила ключевые предположения в анализе Райдера, включив самосогласованную обработку распределения энергии ионов (Райдер предположил чисто максвелловское распределение) и мощности, необходимой для поддержания распределения и популяции ионов. Результаты дали распределение энергии, которое было нетепловым, но более максвелловским, чем моноэнергетическим. Входная мощность, необходимая для поддержания распределения, была рассчитана как избыточная, а ион-ионная термализация была доминирующим каналом потерь. С этими дополнениями путь к коммерческой генерации электроэнергии стал невозможным. [ необходима цитата ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Торсон, Тимоти А. (1996). Характеристика ионного потока и реактивности синтеза сферически сходящегося ионного фокуса (диссертация). Университет Висконсин-Мэдисон. OCLC  615996599.
  2. ^ Торсон, ТА; Дёрст, РД; Фонк, Р. Дж.; Зонтаг, А. С. (1998). "Характеристика реактивности синтеза сферически сходящегося ионного фокуса". Ядерный синтез . 38 (4): 495. Bibcode :1998NucFu..38..495T. CiteSeerX 10.1.1.519.2429 . doi :10.1088/0029-5515/38/4/302. S2CID  250841151. 
  3. ^ abc Park, Jaeyoung; Krall, Nicholas A.; Sieck, Paul E.; Offermann, Dustin T.; Skillicorn, Michael; Sanchez, Andrew; Davis, Kevin; Alderson, Eric; Lapenta, Giovanni (1 июня 2014 г.). "Удержание электронов высокой энергии в конфигурации магнитного каспа". Physical Review X. 5 ( 2): 021024. arXiv : 1406.0133v1 . Bibcode : 2015PhRvX...5b1024P. doi : 10.1103/PhysRevX.5.021024. S2CID  118478508.
  4. ^ abcde Карр, Мэтью (2013). Измерения электростатического потенциала и теории точечных каспов, применяемые к низкобета-полиямному устройству слияния (диссертация). Сиднейский университет. OCLC  865167070.
  5. ^ abc Grad, Harold (февраль 1955 г.). Труды конференции по термоядерным реакциям . Радиационная лаборатория Калифорнийского университета, Ливермор. стр. 115.
  6. ^ ab магнитогидродинамическая устойчивость, j Berkowitz, h grad, p/376
  7. ^ Буссард, Роберт В.; Кралл, Николас А. (февраль 1991 г.). Утечка электронов через магнитные выступы в геометрии поликолодца (PDF) (технический отчет). EMC2-DARPA. EMC2-0191-02. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-10-03 . Получено 2014-07-01 .
  8. ^ abcdefgh «Появление чистого ядерного синтеза: сверхпроизводительная космическая энергетика и движение» Архивировано 29 сентября 2011 г. на Wayback Machine , Роберт В. Буссард, доктор философии, 57-й Международный астронавтический конгресс, 2–6 октября 2006 г.
  9. ↑ М. Шеффер (17 апреля 2013 г.). «Lockheed Martin объявляет о планах создания компактного термоядерного реактора». FuseNet .
  10. ^ «Новая конструкция термоядерной машины». Июнь 2014 г.
  11. ^ ab «Зеркальные системы: топливные циклы, снижение потерь и рекуперация энергии» Ричарда Ф. Поста, конференции BNES по термоядерным реакторам в лаборатории Калхэма, сентябрь 1969 г.
  12. ^ Park, Jaeyoung (12 июня 2014 г.). СПЕЦИАЛЬНЫЙ СЕМИНАР ПО ПЛАЗМЕ: Измерение улучшенного ограничения каспа при высоком бета (речь). Семинар по физике плазмы. Кафедра физики и астрономии, Калифорнийский университет, Ирвайн: Energy Matter Conversion Corp (EMC2).
  13. ^ Spalding, Ian (29 октября 1971 г.). «Cusp Containment». В Simon, Albert; Thompson, William B. (ред.). Advances in Plasma Physics . Том 4. Нью-Йорк: Wiley Interscience Publishers: John Wiley & Sons. стр. 79–123. ISBN 9780471792048.
  14. ^ abc Патент США 4826646, Буссард, Роберт У., «Метод и устройство для управления заряженными частицами», выдан 02.05.1989, передан Energy/Matter Conversion Corporation, Inc. 
  15. ^ обзорная статья, мг Хейнс, ядерный синтез, 17 4 (1977)
  16. ^ Вессон, Дж.: «Токамаки», 3-е издание, стр. 115, Oxford University Press, 2004
  17. ^ abc Carr, Matthew (2011). "Низкое ограничение бета-частиц в поликолодце, смоделированное с помощью обычных теорий точечных каспов". Physics of Plasmas (Представленная рукопись). 18 (11): 112501. Bibcode :2011PhPl...18k2501C. doi :10.1063/1.3655446.
  18. ^ Park, Jaeyoung (2015-01-01). "Высокоэнергетическое удержание электронов в конфигурации магнитного каспа". Physical Review X. 5 ( 2): 021024. arXiv : 1406.0133 . Bibcode : 2015PhRvX...5b1024P. doi : 10.1103/PhysRevX.5.021024. S2CID  118478508.
  19. ^ ab Лаврентьев, О. А. (4–7 марта 1974 г.). Электростатические и электромагнитные высокотемпературные плазменные ловушки. Конференция по электростатическому и электромагнитному удержанию плазмы и феноменологии релятивистских электронных пучков. Анналы Нью-Йоркской академии наук . Т. 251. Нью-Йорк: Нью-Йоркская академия наук (опубликовано 8 мая 1975 г.). стр. 152–178. как цитируется Тоддом Х. Райдером в "A general critique of inertial-electrostatic confinement fusion systems", Phys. Plasmas 2 (6), июнь 1995 г. Райдер специально заявил, что Бассард возродил идею, первоначально предложенную Лаврентьевым. {{cite conference}}: Внешняя ссылка в |quote=( помощь )
  20. ^ abc Патент США 5160695, Буссард, Роберт У., «Метод и устройство для создания и управления реакциями ядерного синтеза», выдан 03.11.1992, передан Qed, Inc. 
  21. ^ abc Krall, Nicholas A.; Coleman, Michael; Maffei, Kenneth C.; Lovberg, John A.; et al. (18 апреля 1994 г.). «Формирование и поддержание потенциальной ямы в квазисферической магнитной ловушке» (PDF) . Physics of Plasmas . 2 (1) (опубликовано в январе 1995 г.): 146–158. Bibcode :1995PhPl....2..146K. doi :10.1063/1.871103.
  22. ^ abcdefg Роберт Буссард (лектор) (2006-11-09). "Должен ли Google перейти на ядерную энергетику? Чистая, дешевая, ядерная энергия (нет, правда)" ( видео Flash ) . Google Tech Talks . Получено 2006-12-03 .
  23. ^ Лоусон, Дж. Д. (декабрь 1955 г.). Некоторые критерии для термоядерного реактора, производящего энергию (PDF) (технический отчет). Исследовательский центр атомной энергии, Харвелл, Беркшир, UKAERE GP/R 1807.
  24. ^ Буссард, Роберт В. (март 1991 г.). «Некоторые физические соображения о магнитном инерционном электростатическом удержании: новая концепция сферического сходящегося потока термоядерного синтеза» (PDF) . Fusion Science and Technology . 19 (2): 273–293. Bibcode :1991FuTec..19..273B. doi :10.13182/FST91-A29364.
  25. ^ Кралл, Николас А. (август 1992 г.). «Поливелл: концепция сферически сходящегося ионного фокуса» (PDF) . Fusion Science and Technology . 22 (1): 42–49. doi :10.13182/FST92-A30052.
  26. ^ ab Gummersall, David V.; Carr, Matthew; Cornish, Scott; Kachan, Joe (2013). "Закон масштабирования ограничения электронов в многоямном устройстве с нулевым бета". Physics of Plasmas . 20 (10): 102701. Bibcode : 2013PhPl...20j2701G. doi : 10.1063/1.4824005. ISSN  1070-664X.
  27. ^ ab Чен, Ф. (1984). Введение в физику плазмы и управляемый термоядерный синтез . Том 1. Нью-Йорк: Пленум. С. 30–34. ISBN 978-0-306-41332-2.
  28. ^ ab Ван Нортон, Роджер (15 июля 1961 г.). Движение заряженной частицы вблизи точки нулевого поля (PDF) (Технический отчет). Нью-Йорк: Отделение магнитогидродинамики, Институт математических наук, Нью-Йоркский университет. MF23 NYO-9495.
  29. ^ Чернин, Д. П. (1978). "Потери ионов из ловушки с торцевым затвором". Nuclear Fusion . 18 (1): 47–62. Bibcode :1978NucFu..18...47C. doi :10.1088/0029-5515/18/1/008. S2CID  120037549.
  30. ^ abcd Карр, М.; Хачан, Дж. (2013). "Анализ смещенного зонда формирования потенциальной ямы только в электронном, низком бета-магнитном поле Polywell". Физика плазмы . 20 (5): 052504. Bibcode : 2013PhPl...20e2504C. doi : 10.1063/1.4804279.
  31. ^ abcdefghijklmn Райдер, TH (1995). "Общая критика систем термоядерного синтеза с инерционно-электростатическим удержанием" (PDF) . Физика плазмы . 2 (6): 1853–1872. Bibcode :1995PhPl....2.1853R. doi :10.1063/1.871273. hdl : 1721.1/29869 . S2CID  12336904.
  32. ^ ab Rider, Todd Harrison (июнь 1995 г.). Фундаментальные ограничения для систем термоядерного синтеза, не находящихся в равновесии (PDF) (диссертация). Массачусетский технологический институт. OCLC  37885069. Архивировано из оригинала (PDF) 29-06-2007.
  33. ^ ab Bussard, Robert W.; King, Katherine E. (апрель 1991 г.). Рециркуляция электронов в электростатических многокасповых системах: 1–Удержание и потери в простых степенных ямах (PDF) (Технический отчет). EMC2-DARPA. EMC2-0491-03.
  34. ^ Буссард, Роберт В.; Кинг, Кэтрин Э. (июль 1991 г.). Рециркуляция электронов в электростатических многокасповых системах: масштабирование производительности двух систем одномерных «переворачивающихся» ям (PDF) (технический отчет). EMC2-DARPA.
  35. ^ "Анализ смещенного зонда формирования потенциальной ямы только в электронном, низком бета-магнитном поле Polywell" Физика плазмы
  36. ^ EV Шунько. «Зонд Ленгмюра в теории и практике». Universal Publishers, Boca Raton, Fl. 2008. стр. 243. ISBN 978-1-59942-935-9 . 
  37. ^ ab M. Carr, D. Gummersall, S. Cornish и J. Khachan, Phys. Plasmas 18, 112501 (2011)
  38. ^ «Разработка подхода с косвенным приводом к инерциальному удержанию термоядерного синтеза и физическая основа мишени для зажигания и усиления» Джон Линдл, Физика плазмы, 1995
  39. ^ «Экспериментальные результаты прямого преобразователя пучка при 100 кВ» журнал термоядерной энергетики, том 2, номер 2, (1982) Р. В. МОИР, В. Л. БАРР.
  40. ^ abcde Lawson, JD (декабрь 1955 г.). Некоторые критерии для термоядерного реактора, производящего энергию (PDF) (технический отчет). Исследовательский центр атомной энергии, Харвелл, Беркшир, Великобритания[ постоянная мертвая ссылка ]
  41. ^ "60th Anniversary Celebration". Архивировано из оригинала 2017-03-14 . Получено 2017-02-06 .
  42. ^ Nevins, WM (1995). «Может ли инерционное электростатическое удержание работать за пределами временной шкалы ион-ионных столкновений?» (PDF) . Physics of Plasmas . 2 (10): 3804–3819. Bibcode :1995PhPl....2.3804N. doi :10.1063/1.871080. OSTI  41400.
  43. ^ Лайман Дж. Спитцер, «Физика полностью ионизированных газов» 1963 г.
  44. ^ Буссард, Роберт В.; Кинг, Кэтрин Э. (август 1991 г.). Потери тормозного излучения в системах Polywell (PDF) (технический отчет). EMC2-DARPA. EMC2-0891-04. Архивировано из оригинала (PDF) 14.09.2011 . Получено 06.09.2007 . Таблица 2, стр. 6.
  45. ^ Бассард, Роберт В.; Кинг, Кэтрин Э. (5 декабря 1991 г.). Потери тормозного и синхротронного излучения в системах Polywell (PDF) (Технический отчет). EMC2-DARPA. ЭМС2-1291-02.
  46. ↑ Бассард, Роберт В. (19 февраля 1991 г.). Столкновительное равновесие (PDF) (Технический отчет). EMC2-DARPA. ЭМС2-0890-03.
  47. ^ Буссард, Роберт В. (19 февраля 1991 г.). Core Collisional Ion Upscattering and Loss Time (PDF) (Технический отчет). EMC2-DARPA. EMC2-1090-03.
  48. ^ "Безопасный, зеленый, чистый – pB Polywell: Другой вид ядерной энергетики, стр. 66" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2013-10-12 . Получено 2012-10-10 .
  49. ^ Чакон, Л.; Майли, ГХ; Барнс, ДК; Нолл, ДА (2000). «Расчеты прироста энергии в термоядерных системах Пеннинга с использованием модели Фоккера–Планка с усреднением по отскоку» (PDF) . Физика плазмы . 7 (11): 4547. Bibcode :2000PhPl....7.4547C. doi :10.1063/1.1310199.
  50. ^ Rosenbluth, MN; Hinton, FL (1994). "Общие вопросы прямого преобразования энергии термоядерного синтеза из альтернативных видов топлива". Plasma Physics and Controlled Fusion . 36 (8): 1255. Bibcode : 1994PPCF...36.1255R. doi : 10.1088/0741-3335/36/8/003. S2CID  250805049.
  51. ^ Барр, Уильям и Ральф Мойр. «Результаты испытаний плазменных прямых преобразователей». Ядерная технология/Термоядерный синтез 3 (1983): 98-111. Печать.
  52. ^ Келлер, Р.; Джонс, ИР (июнь 1966 г.). "Удержание плазмы полиэдрической системой с переменным током" [Удержание плазмы полиэдрической системой с переменным током]. Zeitschrift für Naturforschung A (на французском языке). 21 (7): 1085–1089. Bibcode : 1966ZNatA..21.1085K. doi : 10.1515/zna-1966-0732 . S2CID  93253557. как цитируется RW Bussard в патенте США 4,826,646, "Метод и устройство для управления заряженными частицами", выданном 2 мая 1989 г., стр. 12.
  53. ^ Садовски, М. (1969). «Сферические многополюсные магниты для исследования плазмы». Обзор научных приборов . 40 (12): 1545–1549. Bibcode : 1969RScI...40.1545S. doi : 10.1063/1.1683858.
  54. ^ abcdefgh Роберт В. Буссард (декабрь 2006 г.). "Краткая история концепции EMC2 Polywell IEF" (PDF) . Energy/Matter Conversion Corporation . Получено 16 июня 2014 г. .
  55. ^ abc "Формирование и поддержание потенциальной ямы в квазисферической магнитной ловушке" Николас Кралл, М. Коулман, К. Маффей, Дж. Ловберг Физика плазмы 2 (1), 1995
  56. ^ Опубликовано в сети Робертом В. Буссардом. "Инерционный электростатический синтез (ИЭС): чистое энергетическое будущее". Energy/Matter Conversion Corporation. Архивировано из оригинала ( документ Microsoft Word ) 28-09-2007 . Получено 03-12-2006 .
  57. ^ ab Final Successful Tests of WB-6 , EMC2 Report, в настоящее время (июль 2008 г.) не является общедоступным
  58. ^ ab Robert W. Bussard (29.03.2006). "Системы инерциального электростатического синтеза теперь можно построить". Форумы fusor.net . Архивировано из оригинала 24.02.2007 . Получено 03.12.2006 .
  59. ^ abc SirPhilip (размещает электронное письмо от "RW Bussard") (2006-06-23). ​​"Fusion, eh?". Форумы Образовательного фонда Джеймса Рэнди . Получено 2006-12-03 .
  60. ^ "Проект инерционного электростатического удержания – Университет Висконсина – Мэдисон". Iec.neep.wisc.edu . Получено 17.06.2013 .
  61. ^ Возможно, он предположил, что распределение энергии ионов фиксировано, что магнитное поле масштабируется с линейным размером, а давление ионов (пропорционально плотности) масштабируется с магнитным давлением (пропорциональным B 2 ). Масштабирование R 7 является результатом умножения плотности мощности термоядерного синтеза (пропорциональной квадрату плотности, или B 4 ) на объем (пропорциональный R 3 ). С другой стороны, если важно сохранить отношение длины Дебая или гирорадиуса к размеру машины, то напряженность магнитного поля должна будет масштабироваться обратно пропорционально радиусу, так что общая выходная мощность будет фактически ниже в более крупной машине.
  62. ^ Роберт Л. Хирш, «Инерционно-электростатическое удержание ионизированных термоядерных газов», Журнал прикладной физики, т. 38, № 7, октябрь 1967 г.
  63. ^ В «Заявке, предложении и присуждении», заархивированной 22 июля 2011 г. на Wayback Machine , есть следующий пункт для «проекта по разработке плазменного виффлбола», присужденного 3 марта 2009 г. корпорации Matter Conversion:

    5252.204-9504 РАСКРЫТИЕ ИНФОРМАЦИИ О КОНТРАКТЕ (NAVAIR) (ЯНВАРЬ 2007) (a) Подрядчик не должен раскрывать никому за пределами организации Подрядчика какую-либо несекретную информацию (например, объявление о присуждении контракта), независимо от носителя (например, пленка, лента, документ), относящуюся к любой части этого контракта или любой программе, связанной с этим контрактом, если только должностное лицо по контракту не дало предварительного письменного одобрения. (b) Запросы на одобрение должны определять конкретную информацию, которая должна быть раскрыта, носитель, который будет использоваться, и цель раскрытия. Подрядчик должен направить свой запрос должностному лицу по контракту не менее чем за десять (10) дней до предлагаемой даты раскрытия. (c) Подрядчик соглашается включить аналогичное требование в каждый субподряд по этому контракту. Субподрядчики должны направлять запросы на разрешение раскрытия через генерального подрядчика должностному лицу по контракту.

  64. ^ Марк Дункан. "askmar - Inertial Electrostatic Confinement Fusion". Архивировано из оригинала 2008-07-23 . Получено 2007-08-21 .
  65. ^ М. Саймон (2007-10-08). "Доктор Роберт В. Буссард скончался". Классические ценности . Получено 2007-10-09 .
  66. ^ «В термоядерный синтез мы можем верить?» (Научный подраздел MSNBC.com) . MSNBC.com. Декабрь 2008 г. Получено 16 февраля 2016 г.
  67. ^ "Продолжается финансирование термоядерного реактора Бассарда". Новая энергия и топливо. 2007-08-27. Архивировано из оригинала 2011-10-31 . Получено 2008-06-11 .Обратите внимание, что этот источник — блог, и он не обязательно надежен.
  68. ^ Уильям Мэтьюз (2007-11-06). "Исследователь термоядерного синтеза Буссард умирает в возрасте 79 лет". Онлайн-статья . Defencenews.com. Архивировано из оригинала (веб-страницы) 2013-01-02 . Получено 2007-11-06 .
  69. ^ «Странная наука требует времени». MSNBC. 2008-01-09.
  70. ^ «Fusion Quest идет вперед». MSNBC. 2008-06-12.
  71. ^ в сети Алан Бойл (сентябрь 2008 г.). "Попытка синтеза в Flux". MSNBC . Получено 16.02.2016 .
  72. ^ "A—Fusion Device Research, Solicitation Number: N6893608T0283". Federal Business Opportunities. Сентябрь 2008 г. Получено 2008-10-02 .
  73. ^ "A—Polywell Fusion Device Research, номер заявки: N6893609T0011". Federal Business Opportunities. Октябрь 2008 г. Получено 07.11.2008 г.
  74. ^ "A — Пространственно разрешенные плотности плазмы/энергии частиц, номер заявки: N6893609T0019". Федеральные деловые возможности. Октябрь 2008 г. Получено 07.11.2008 г.
  75. ^ "Нашел это во время поиска в Google по Polywell Fusion". Talk-polywell.org . Получено 2013-06-17 .
  76. ^ "Найдено во время поиска в Google по Polywell Fusion" (Форум обсуждения) . Talk-Polywell.org. Октябрь 2008 г. Получено 07.11.2008 г.
  77. ^ "Результаты WB-6 подтверждены – непрерывная работа. Следующий шаг". iecfusiontech. Октябрь 2012 г. Получено 10 сентября 2012 г.
  78. ^ "A—Plasma Wiffleball, Solicitation Number: N6893609R0024". Federal Business Opportunities. Январь 2009. Получено 26.01.2009 .
  79. ^ «Закон о восстановлении и реинвестировании в американскую экономику 2009 года – Планы расходов Министерства обороны» (PDF-отчет Конгрессу США) . Defencelink.mil. Май 2009 г. Получено 05.05.2009 г.
  80. ^ ab "Заявление о работе по исследованию концепции усовершенствованной газообразной электростатической энергии (AGEE)" (PDF) . ВМС США. Июнь 2009 г. Архивировано из оригинала (PDF) 2010-02-10 . Получено 2009-06-18 .
  81. ^ "Министерство обороны США – Управление помощника министра обороны (по связям с общественностью) – Контракты". Министерство обороны США. Сентябрь 2009 г. Получено 13 сентября 2009 г.
  82. ^ ab "Краткое описание проекта – ENERGY/MATTER CONVERSION CORPORATION". Recovery.gov. Архивировано из оригинала 2013-07-31 . Получено 2013-06-17 .
  83. ^ "Обсуждение проекта Recovery.Gov на Talk-Polywell.org". Talk-Polywell.org. 2011-11-09 . Получено 2012-03-31 .
  84. ^ "Recovery.Gov Project Tracker на Talk-Polywell.org". Talk-Polywell.org. 2011-04-29 . Получено 2012-03-31 .
  85. ^ Бойл, Алан (10 мая 2011 г.). «Fusion goes forward from the fringe» (Слияние идет вперед с периферии). MSNBC . NBCUniversal. Архивировано из оригинала 13 мая 2011 г. Получено 16 февраля 2016 г.
  86. ^ "Project Summary 2011 Q3". Recovery.gov. Архивировано из оригинала 2013-10-05 . Получено 2013-06-17 .
  87. ^ "Project Summary 2011 Q4". Recovery.gov. Архивировано из оригинала 2013-08-24 . Получено 2012-03-31 .
  88. ^ «Источник данных федеральной программы США».
  89. ^ Обоснование и одобрение для соревнований, отличных от полной и открытой, стр. 2.
  90. ^ Park, Jaeyoung (12 июня 2014 г.). СПЕЦИАЛЬНЫЙ СЕМИНАР ПО ПЛАЗМЕ: Измерение улучшенного ограничения каспа при высоком бета (речь). Семинар по физике плазмы. Кафедра физики и астрономии, Калифорнийский университет, Ирвайн: Energy Matter Conversion Corp (EMC2).
  91. ^ «Polywell Fusion – Electric Fusion in a Magnetic Cusp» Jaeyoung Park, пятница, 5 декабря 2014 г. - с 13:00 до 14:00, Корпус физики и астрономии (PAB), комната 4-330, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе
  92. ^ ""Polywell Fusion – Электрический синтез в магнитном пике", автор Jaeyoung Park (EMC2 Fusion Development Corp.)".
  93. ↑ Выступление в Университете Висконсина в Мадисоне, понедельник, 16 июня, 14:30, аудитория 106 ERB, Чжэён Пак
  94. ^ Мэрилендский университет, коллоквиум и семинары, «Измерение улучшенного удержания в системе магнитных каспов высокого давления», Jaeyoung Park, 9 сентября 2014 г.
  95. ^ Пак, Чжэён (16 декабря 2014 г.). «Электростатический синтез Polywell Fusion в магнитном каспе (презентация)» (PDF) .
  96. ^ "Polywell Fusion: Электростатический синтез в магнитном пике - Microsoft Research". Microsoft. 22 января 2015 г.
  97. ^ Бойл, Алан (13 июня 2014 г.). «Проект малозатратного термоядерного синтеза выходит из тени и ищет деньги». NBC News .
  98. ^ Заявка США 14/645306 Метод и устройство для удержания заряженных частиц высокой энергии в конфигурации магнитного каспа 
  99. ^ Park, Jaeyoung; Krall, Nicholas A.; Sieck, Paul E.; Offermann, Dustin T.; Skillicorn, Michael; Sanchez, Andrew; Davis, Kevin; Alderson, Eric; Lapenta, Giovanni (2015-06-11). "Высокоэнергетическое удержание электронов в конфигурации магнитного каспа". Physical Review X. 5 ( 2): 021024. arXiv : 1406.0133 . Bibcode : 2015PhRvX...5b1024P. doi : 10.1103/PhysRevX.5.021024. S2CID  118478508.
  100. ^ «Коммерциализация термоядерного синтеза на тридцать лет быстрее, чем ожидалось — роль гражданского общества». 4 мая 2016 г. Получено 16 мая 2016 г.
  101. ^ «Генерирование реакций ядерного синтеза с использованием инжекции ионного пучка в магнитных касповых устройствах высокого давления».
  102. ^ abcd Боуден-Рид, Ричард (7 июня 2019 г.). Экспериментальное исследование систем термоядерного синтеза с инерционным электростатическим удержанием с сеткой и виртуальным катодом (технический отчет). Сиднейский университет.
  103. ^ Видео WIRED на YouTube
  104. ^ "Конец четырех лет". Prometheus Fusion Perfection. 2013-07-07 . Получено 2014-06-14 .
  105. ^ Карр, М.; Хачан, Дж. (2010). «Зависимость виртуального катода в поликоаксиальном коллекторе от тока катушки и давления фонового газа». Физика плазмы (Представленная рукопись). 17 (5): 052510. Bibcode :2010PhPl...17e2510C. doi :10.1063/1.3428744.
  106. ^ "Зависимость формирования потенциальной ямы от напряженности магнитного поля и тока инжекции электронов в многоярусном устройстве" С. Корниш, Д. Гаммерсолл, М. Карр и Дж. Хачан Phys. Plasmas 21, 092502 (2014)
  107. ^ Корниш, Скотт (2016). Исследование физики масштабирования в устройстве Polywell (диссертация). Сиднейский университет.
  108. ^ Хачан, Джо; Карр, Мэтью; Гаммерсолл, Дэвид; Корниш, Скотт; и др. (14–17 октября 2012 г.). Обзор IEC в Сиднейском университете (PDF) . 14-й американо-японский семинар по инерционному электростатическому удержанию термоядерного синтеза. Мэрилендский университет, Колледж-Парк, Мэриленд.
  109. ^ Гаммерсолл, Дэвид; Хачан, Джо (14–17 октября 2012 г.). Анализ теории аналитических орбиталей электронного удержания в устройстве Polywell (PDF) . 14-й американо-японский семинар по инерционному электростатическому удержанию термоядерного синтеза. Мэрилендский университет, Колледж-Парк, Мэриленд.
  110. ^ "Повестка дня 12-го американо-японского семинара по инерционному электростатическому удержанию термоядерного синтеза". 2010-10-20. Архивировано из оригинала 2013-05-13 . Получено 2013-06-17 .
  111. ^ Сантариус, Джон. "Summary & Thoughts" (PDF) . 13-й семинар по инерционно-электростатическому удержанию термоядерного синтеза . Университет Висконсина . Получено 31 марта 2012 г.
  112. ^ Хеддич, Джон; Боуден-Рид, Ричард; Хачан, Джо (октябрь 2015 г.). «Синтез в инерционном электростатическом устройстве с магнитным экранированием и сеткой». Physics of Plasmas . 22 (10): 102705. arXiv : 1510.01788 . Bibcode : 2015PhPl...22j2705H. doi : 10.1063/1.4933213. ISSN  1070-664X.
  113. ^ "Иран построит завод по производству термоядерного синтеза". Trend News Agency . 13 ноября 2012 г. Получено 2013-02-08 .
  114. ^ Kazemyzade, F.; Mahdipoor, H.; Bagheri, A.; Khademzade, S.; Hajiebrahimi, E.; Gheisari, Z.; Sadighzadeh, A.; Damideh, V. (2011). "Зависимость глубины потенциальной ямы от напряженности магнитного поля в реакторе Polywell". Journal of Fusion Energy . 31 (4): 341. Bibcode : 2012JFuE...31..341K. doi : 10.1007/s10894-011-9474-4. S2CID  121745855.
  115. ^ Коллаш, Джеффри; Совинец, Карл; Сантариус, Джон (2013). «Расчеты Власова-Пуассона времен удержания электронов в устройствах Polywell(TM) с использованием метода стационарных частиц в ячейках» (PDF) . Тезисы докладов APS Division of Plasma Physics Meeting . 2013 . DPP13 Meeting of The American Physical Society: JP8.124. Bibcode :2013APS..DPPJP8124K . Получено 01.10.2013 .
  116. ^ "Convergent Scientific, Inc. (Информация о компании)". Gust.com .
  117. ^ "Polywell Model One, от Convergent Scientific" на YouTube
  118. ^ "Мы должны попытаться". Блог Polywell . 31 января 2014 г.
  119. ^ Доклад. Веб-презентация «Коммерческое применение устройств IEC», представленная Девлином Бейкером 22 октября 2013 г.
  120. ^ Роджерс, Джоэл Г.; Бейкер, Девлин (14–16 октября 2012 г.). Проектирование маломасштабного реактора D+D (PDF) . 14-й американо-японский семинар по термоядерному синтезу IEC. Колледж-Парк, Мэриленд.
  121. ^ "Сайт Convergent Scientific Incorporated". Convsci.com . Получено 17.06.2013 .
  122. ^ Заявка США 2010284501, Роджерс, Джоэл Гилд, «Модульная установка для удержания плазмы», опубликована 11 ноября 2010 г., передана Роджерсу, Джоэлу Гилду 
  123. ^ Патент США 8279030, Бейкер, Девлин и Бейтман, Дэниел, «Метод и устройство для электрической, механической и тепловой изоляции сверхпроводящих магнитов», выдан 2012-10-02, передан корпорации Magnetic-Electrostatic Confinement (MEC) Corporation 
  124. ^ Заявка США 2013012393, Бейтман, Дэниел и Пуррахими, Шахин, «Устройство для удержания множества заряженных частиц», опубликовано 10.01.2013, присвоено Бейтману, Дэниелу и Пуррахими, Шахину 
  125. ^ Доклад. "Численное моделирование IEC плазмы". Веб-презентация, выполненная Девлином Бейкером, 5 ноября 2013 г.
  126. ↑ Доклад. «Коммерческое применение устройств IEC». Архивировано 07.01.2014 на веб-презентации Wayback Machine , проведенной Девлином Бейкером 3 декабря 2013 г.
  127. ^ Radiant Matter fusor Архивировано 2013-12-03 на Wayback Machine Доступно: 12/25/2013
  128. ^ [1] Radiant Matter fusor] [ мертвая ссылка ] Доступ: 05/03/2016
  129. ^ "ЕЖЕГОДНОЕ ОБЗОРНОЕ СОВЕЩАНИЕ ALPHA 2017".

Внешние ссылки