De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a navegación Saltar a búsqueda
Un fusor , que exhibe fusión nuclear en modo estrella .

El confinamiento electrostático inercial , o IEC , es una clase de dispositivos de energía de fusión que utilizan campos eléctricos para confinar el plasma en lugar del enfoque más común que utiliza campos magnéticos que se encuentran en los diseños de energía de fusión magnética (MFE). La mayoría de los dispositivos IEC aceleran directamente su combustible a condiciones de fusión, evitando así las pérdidas de energía que se observan durante las etapas de calentamiento más largas de los dispositivos MFE. En teoría, esto los hace más adecuados para el uso de combustibles de fusión aneutrónicos alternativos , que ofrecen una serie de importantes beneficios prácticos y convierten a los dispositivos IEC en uno de los enfoques de fusión más estudiados.

Como los electrones cargados negativamente y los iones cargados positivamente en el plasma se mueven en diferentes direcciones en un campo eléctrico, el campo tiene que estar dispuesto de alguna manera para que las dos partículas permanezcan juntas. La mayoría de los diseños de IEC logran esto tirando de los electrones o iones a través de un pozo de potencial, más allá del cual el potencial cae y las partículas continúan moviéndose debido a su inercia.. La fusión ocurre en esta área de menor potencial cuando los iones que se mueven en diferentes direcciones chocan. Como es el movimiento proporcionado por el campo el que crea los niveles de energía necesarios para la fusión, no las colisiones aleatorias con el resto del combustible, la mayor parte del plasma no tiene que estar caliente y los sistemas en su conjunto funcionan a temperaturas mucho más bajas. y niveles de energía que los dispositivos MFE.

Uno de los dispositivos IEC más simples es el fusor , que consta de dos rejillas esféricas de alambre metálico concéntricas. Cuando las rejillas se cargan a un voltaje alto , el gas combustible se ioniza. El campo entre los dos acelera el combustible hacia adentro, y cuando pasa la rejilla interna, el campo cae y los iones continúan hacia adentro, hacia el centro. Si impactan con otro ion, pueden fusionarse. Si no lo hacen, viajan fuera del área de reacción al área cargada nuevamente, donde se vuelven a acelerar hacia adentro. En general, el proceso físico es similar a la fusión del haz en colisión , aunque los dispositivos del haz son lineales en lugar de esféricos. Otros diseños IEC, como el polywell, difieren en gran medida en la disposición de los campos utilizados para crear el pozo potencial.

Varios estudios teóricos detallados han señalado que el enfoque IEC está sujeto a una serie de mecanismos de pérdida de energía que no están presentes si el combustible se calienta uniformemente, o "maxwelliano" . Estos mecanismos de pérdida parecen ser mayores que la velocidad de fusión en tales dispositivos, lo que significa que nunca pueden alcanzar el punto de equilibrio de fusión y, por lo tanto, pueden utilizarse para la producción de energía. Estos mecanismos son más poderosos cuando aumenta la masa atómica del combustible, lo que sugiere que IEC tampoco tiene ninguna ventaja con los combustibles aneutrónicos. Si estas críticas se aplican a dispositivos IEC específicos sigue siendo muy controvertido.

Mecanismo [ editar ]

Por cada voltio en el que se acelera un ion, su ganancia de energía cinética corresponde a un aumento de temperatura de 11.604 kelvin (K). Por ejemplo, un plasma de fusión por confinamiento magnético típico es de 15 keV, que corresponde a 170 megakelvin (MK). Un ion con una carga de uno puede alcanzar esta temperatura si se acelera a través de una caída de 15.000 V. Este tipo de voltaje se logra fácilmente en dispositivos eléctricos comunes, un tubo de rayos catódicos típico opera quizás a1/3 este rango.

En los fusores, la caída de voltaje se realiza con una jaula de alambre. Sin embargo, se producen altas pérdidas de conducción en los fusores porque la mayoría de los iones caen en la caja antes de que se produzca la fusión. Esto evita que los fusores actuales produzcan potencia neta.

Esta es una ilustración del mecanismo básico de fusión en los fusores. (1) El fusor contiene dos jaulas de alambre concéntricas. El cátodo está dentro del ánodo. (2) Los iones positivos son atraídos hacia el cátodo interno. Caen por la caída de voltaje. El campo eléctrico actúa sobre los iones calentándolos a condiciones de fusión. (3) Los iones no llegan a la caja interior. (4) Los iones chocan en el centro y pueden fusionarse. [1] [2]

Historia [ editar ]

1930 [ editar ]

Mark Oliphant adapta el acelerador de partículas de Cockcroft y Walton en el Laboratorio Cavendish para crear Tritium y Helium-3 por fusión nuclear. [3]

Década de 1950 [ editar ]

Esta imagen muestra el diseño de ánodo / cátodo para diferentes conceptos y experimentos de IEC.

Tres investigadores de LANL, incluido Jim Tuck, exploraron por primera vez la idea, teóricamente, en un artículo de 1959. [4] La idea había sido propuesta por un colega. [5] El concepto era capturar electrones dentro de una jaula positiva. Los electrones acelerarían los iones a condiciones de fusión.

Se estaban desarrollando otros conceptos que luego se fusionarían en el campo de IEC. Estos incluyen la publicación del criterio de Lawson por John D. Lawson en 1957 en Inglaterra. [6] Esto establece criterios mínimos en los diseños de plantas de energía que se fusionan utilizando nubes de plasma calientes de Maxwell . Además, trabajo para explorar cómo se comportan los electrones dentro de la cúspide bicónica , realizado por el grupo Harold Grad en el Instituto Courant en 1957. [7] [8] Una cúspide bicónica es un dispositivo con dos polos magnéticos iguales enfrentados (es decir, norte-norte) . Los electrones y los iones pueden quedar atrapados entre estos.

1960 [ editar ]

Patente de EE.UU. 3.386.883 - Esquema de la patente de Philo Farnsworth 1968. Este dispositivo tiene una jaula interior para hacer el campo y cuatro pistolas de iones en el exterior.

En su trabajo con tubos de vacío, Philo Farnsworth observó que la carga eléctrica se acumulaba en regiones del tubo. Hoy en día, este efecto se conoce como efecto Multipactor . [9] Farnsworth razonó que si los iones se concentraran lo suficiente, podrían colisionar y fusionarse. En 1962, presentó una patente sobre un diseño que usaba una jaula interna positiva para concentrar plasma, con el fin de lograr la fusión nuclear. [10] Durante este tiempo, Robert L. Hirsch se unió a los laboratorios de Farnsworth Television y comenzó a trabajar en lo que se convirtió en el fusor . Hirsch patentó el diseño en 1966 [11] y publicó el diseño en 1967. [12] The Hirsch La máquina era una máquina de 17,8 cm de diámetro con una caída de voltaje de 150 kV y usaba haces de iones para ayudar a inyectar el material.

Simultáneamente, Lyman Spitzer en Princeton publicó un texto clave sobre física del plasma en 1963. [13] Spitzer tomó las leyes de los gases ideales y las adaptó a un plasma ionizado, desarrollando muchas de las ecuaciones fundamentales utilizadas para modelar un plasma. Mientras tanto, la teoría del espejo magnético y la conversión de energía directa fueron desarrolladas por el grupo de Richard F. Post en LLNL . [14] [15] Un espejo magnético o una botella magnética es similar a una cúspide bicónica excepto que los polos están invertidos.

Década de 1980 [ editar ]

En 1980, Robert W. Bussard desarrolló un cruce entre un fusor y un espejo magnético , el polywell . La idea era confinar un plasma no neutro mediante campos magnéticos. Esto, a su vez, atraería iones. Esta idea había sido publicada anteriormente, en particular por Oleg Lavrentiev en Rusia. [16] [17] [18] Bussard patentó [19] el diseño y recibió fondos de la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa , DARPA y la Marina de los Estados Unidos para desarrollar la idea. [20]

Década de 1990 [ editar ]

Bussard y Nicholas Krall publicaron la teoría y los resultados experimentales a principios de los noventa. [21] [22] En respuesta, Todd Rider del MIT , bajo la dirección de Lawrence Lidsky, desarrolló modelos generales del dispositivo. [23] Rider argumentó que el dispositivo era fundamentalmente limitado. Ese mismo año, 1995, William Nevins en LLNL publicó una crítica al polywell . [24] Nevins argumentó que las partículas acumularían un momento angular , haciendo que el núcleo denso se degrade.

A mediados de los noventa, las publicaciones de Bussard impulsaron el desarrollo de fusores en la Universidad de Wisconsin-Madison y en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . La máquina de Madison fue construido por primera vez en 1995. [25] George H. Miley equipo 's en Illinois construyeron un fusor de 25 cm, lo que ha producido 10 7 neutrones que utilizan gas de deuterio [26] y descubrió el 'modo de estrella' de la operación fusor en 1994. [27] Al año siguiente, se llevó a cabo el primer "Taller EE.UU.-Japón sobre fusión de IEC". Esta es ahora la principal conferencia para investigadores de IEC. En este momento en Europa,un dispositivo IEC fue desarrollado como una fuente comercial de neutrones por Daimler-Chrysler Aerospacebajo el nombre FusionStar. [28] A finales de los noventa, el aficionado Richard Hull comenzó a construir fusores aficionados en su casa. [29] En marzo de 1999, logró una tasa de neutrones de 105 neutrones por segundo. [30] Hull y Paul Schatzkin, iniciaron fusor.net en 1998. [31] A través de este foro abierto, una comunidad de fusionadores aficionados ha realizado fusión nuclear utilizando fusores caseros .

2000 [ editar ]

A pesar de la demostración en 2000 de 7200 horas de funcionamiento sin degradación a alta potencia de entrada como una cámara de reacción sellada con control automatizado, el proyecto FusionStar se canceló y se fundó la empresa NSD Ltd. La tecnología esférica FusionStar se desarrolló posteriormente como un sistema de geometría lineal con una eficiencia mejorada y una mayor salida de neutrones por NSD Ltd., que se convirtió en NSD-Fusion GmbH en 2005.

A principios de 2000, Alex Klein, desarrolló un cruce entre un polywell y haces de iones. [32] Usando lentes de Gabor, el Dr. Klein intentó enfocar el plasma en nubes no neutrales para la fusión. Fundó FP generation, que en abril de 2009 recaudó $ 3 millones en financiamiento de dos fondos de riesgo. [33] [34] La empresa desarrolló la máquina MIX and Marble, pero se topó con desafíos técnicos y cerró.

En respuesta a las críticas de Riders, los investigadores de LANL razonaron que un plasma oscilante podría estar en equilibrio termodinámico local, esto provocó las máquinas trampa POPS y Penning. [35] [36] En este momento, los investigadores del MIT se interesaron en los fusores para la propulsión espacial [37] y en la propulsión de vehículos espaciales. [38] Específicamente, los investigadores desarrollaron fusores con múltiples jaulas internas. En 2005, Greg Piefer fundó Phoenix Nuclear Labs para desarrollar el fusor en una fuente de neutrones para la producción masiva de isótopos médicos. [39]

Robert Bussard comenzó a hablar abiertamente sobre Polywell en 2006. [40] Intentó generar interés [41] en la investigación, antes de fallecer de mieloma múltiple en 2007. [42] Su compañía pudo recaudar más de diez millones en fondos de la Marina de los Estados Unidos en 2008 [43] [44] y 2009. [45]

Década de 2010 [ editar ]

Las publicaciones de Bussard llevaron a la Universidad de Sydney a iniciar una investigación sobre el atrapamiento de electrones en polipozos en 2010. [46] El grupo ha explorado teoría, [47] dispositivos modelados, [48] dispositivos construidos, atrapamiento medido [49] y atrapamiento simulado. Todas estas máquinas eran de bajo coste y potencia, y todas tenían una proporción beta pequeña . En 2010, Carl Greninger fundó el consorcio nuclear del noroeste, una organización que enseña principios de ingeniería nuclear a estudiantes de secundaria, utilizando un fusor de 60 kvoltios . [50] [51] En 2012, Mark Suppes recibió atención, [52] en Brooklyn[53] para un fusor. Suppes también midió el atrapamiento de electrones dentro de un polipocillo . [54] En 2013, George H. Miley publicó el primer libro de texto de IEC. [55]

Diseños con jaula [ editar ]

Fusor [ editar ]

El dispositivo IEC más conocido es el fusor . [12] Este dispositivo generalmente consta de dos jaulas de alambre dentro de una cámara de vacío. Estas jaulas se denominan rejillas. La jaula interior se mantiene a un voltaje negativo contra la jaula exterior. Se introduce una pequeña cantidad de combustible de fusión (el gas deuterio es el más común). El voltaje entre las rejillas hace que el combustible se ionice. Los iones positivos caen por la caída de voltaje hacia la jaula interna negativa. Al acelerar, el campo eléctrico hace el trabajo de los iones, calentamiento de los mismos a las condiciones de fusión. Si estos iones chocan, pueden fusionarse. Los fusores también pueden usar pistolas de iones en lugar de redes eléctricas. Fusoresson populares entre los aficionados, [56] porque se pueden construir fácilmente, pueden producir fusión con regularidad y son una forma práctica de estudiar la física nuclear . Los fusores también se han utilizado como generador de neutrones comercial para aplicaciones industriales. [57]

Ningún fusor se ha acercado a producir una cantidad significativa de poder de fusión . Pueden ser peligrosos si no se toman las debidas precauciones porque requieren altos voltajes y pueden producir radiación dañina ( neutrones y rayos X ). A menudo, los iones chocan con las jaulas o la pared. Esto conduce la energía fuera del dispositivo, lo que limita su rendimiento. Además, las colisiones calientan las redes, lo que limita los dispositivos de alta potencia. Las colisiones también rocían iones de gran masa en la cámara de reacción, contaminan el plasma y enfrían el combustible.

POPS [ editar ]

Al examinar el plasma no térmico , los trabajadores de LANL se dieron cuenta de que la dispersión era más probable que la fusión. Esto se debió a que la sección transversal de dispersión de coulomb era mayor que la sección transversal de fusión. [58] En respuesta, construyeron POPS, [59] [60] una máquina con una jaula de alambre, donde los iones se mueven en estado estable u oscilan. Dicho plasma puede estar en equilibrio termodinámico local. [61] [62] Se predice que la oscilación iónica mantendrá la distribución de equilibrio de los iones en todo momento, lo que eliminaría cualquier pérdida de potencia debido a la dispersión de Coulomb , lo que resultaría en una ganancia neta de energía.. Trabajando con este diseño, investigadores en Rusia simularon el diseño de POPS usando el código Particle-in-cell en 2009. [63] Este concepto de reactor se vuelve cada vez más eficiente a medida que se reduce el tamaño del dispositivo. Sin embargo, se requieren transparencias muy altas (> 99,999%) para el funcionamiento exitoso del concepto POPS. Con este fin, S. Krupakar Murali et al., Sugirieron que se pueden usar nanotubos de carbono para construir las rejillas del cátodo. [64] Esta es también la primera (sugerida) aplicación de nanotubos de carbono directamente en cualquier reactor de fusión.

Diseños con campos [ editar ]

Several schemes attempt to combine Magnetic Confinement and electrostatic fields with IEC. The goal is to eliminate the inner wire cage of the fusor, and the resulting problems.

Polywell[edit]

The polywell uses a magnetic field to trap electrons. When electrons or ions move into a dense field, they can be reflected by the magnetic mirror effect.[15] A polywell is designed to trap electrons in the center, with a dense magnetic field surrounding them.[49][65][66] This is typically done using six electromagnets in a box. Each magnet is positioned so their poles face inward, creating a null point in the center. The electrons trapped in the center form a "virtual electrode" [67] Ideally, this electron cloud accelerates ions to fusion conditions.[19]

Penning trap[edit]

Penning trap cross-section. Axis is vertical. Electrons orbit the center under DC electrostatic (blue) and DC magnetic (red) confinement. In this diagram the confined particles are positive; to confine electrons, the electrodes' polarities must be swapped.

A Penning trap uses both an electric and a magnetic field to trap particles, a magnetic field to confine particles radially and a quadrupole electric field to confine the particles axially.[68]

In a Penning trap fusion reactor, first the magnetic and electric fields are turned on. Then, electrons are emitted into the trap, caught and measured. The electrons form a virtual electrode similar to that in a polywell, described above. These electrons are intended to then attract ions, accelerating them to fusion conditions.[69]

In the 1990s, researchers at LANL built a Penning trap to do fusion experiments. Their device (PFX) was a small (millimeters) and low power (one fifth of a tesla, less than ten thousand volts) machine.[36]

Marble[edit]

MARBLE (multiple ambipolar recirculating beam line experiment) was a device which moved electrons and ions back and forth in a line.[34] Particle beams were reflected using electrostatic optics.[70] These optics made static voltage surfaces in free space.[citation needed] Such surfaces reflect only particles with a specific kinetic energy, while higher-energy particles can traverse these surfaces unimpeded, although not unaffected. Electron trapping and plasma behavior was measured by Langmuir probe.[34] Marble kept ions on orbits that do not intersect grid wires—the latter also improves the space charge limitations by multiple nesting of ion beams at several energies.[71] Researchers encountered problems with ion losses at the reflection points. Ions slowed down when turning, spending much time there, leading to high conduction losses.[72]

MIX[edit]

The multipole ion-beam experiment (MIX) accelerated ions and electrons into a negatively charged electromagnet.[32] Ions were focused using Gabor lensing. Researcher had problems with a very thin ion-turning region very close to a solid surface [32] where ions could be conducted away.

Magnetically Insulated[edit]

Devices have been proposed where the negative cage is magnetically insulated from the incoming plasmas.[73]

General criticism[edit]

In 1995, Todd Rider critiqued all fusion power schemes using plasma systems not at thermodynamic equilibrium.[23] Rider assumed that plasma clouds at equilibrium had the following properties:

  • They were quasineutral, where the positives and negatives are equally mixed together.[23]
  • They had evenly mixed fuel.[23]
  • They were isotropic, meaning that its behavior was the same in any given direction.[23]
  • The plasma had a uniform energy and temperature throughout the cloud.[23]
  • The plasma was an unstructured Gaussian sphere.

Rider argued that if such system was sufficiently heated, it could not be expected to produce net power, due to high x-ray losses.

Other fusion researchers such as Nicholas Krall,[74] Robert W. Bussard,[67] Norman Rostoker and Monkhorst disagreed with this assessment. They argue that the plasma conditions inside IEC machines are not quasineutral and have non-thermal energy distributions.[75] Because the electron has a mass and diameter much smaller than the ion, the electron temperature can be several orders of magnitude different than the ions. This may allow the plasma to be optimized, whereby cold electrons would reduce radiation losses and hot ions would raise fusion rates.[41]

Thermalization[edit]

This is an energy distribution comparison of thermalized and non-thermalized ions

The primary problem that Rider has raised is the thermalization of ions. Rider argued that, in a quasineutral plasma where all the positives and negatives are distributed equally, the ions will interact. As they do, they exchange energy, causing their energy to spread out (in a Wiener process) heading to a bell curve (or Gaussian function) of energy. Rider focused his arguments within the ion population and did not address electron-to-ion energy exchange or non-thermal plasmas.

This spreading of energy causes several problems. One problem is making more and more cold ions, which are too cold to fuse. This would lower output power. Another problem is higher energy ions which have so much energy that they can escape the machine. This lowers fusion rates while raising conduction losses, because as the ions leave, energy is carried away with them.

Radiation[edit]

Rider estimated that once the plasma is thermalized the radiation losses would outpace any amount of fusion energy generated. He focused on a specific type of radiation: x-ray radiation. A particle in a plasma will radiate light anytime it speeds up or slows down. This can be estimated using the Larmor formula. Rider estimated this for D-T (deuterium-tritium fusion), D-D (deuterium fusion), and D-He3 (deuterium-helium 3 fusion), and that breakeven operation with any fuel except D-T is difficult.[23]

Core focus[edit]

In 1995, Nevins argued that such machines would need to expend a great deal of energy maintaining ion focus in the center. The ions need to be focused so that they can find one another, collide and fuse. Over time the positive ions and negative electrons would naturally intermix because of Electrostatic attraction. This causes the focus to be lost. This is core degradation. Nevins argued mathematically, that the fusion gain (ratio of fusion power produced to the power required to maintain the non-equilibrium ion distribution function) is limited to 0.1 assuming that the device is fueled with a mixture of deuterium and tritium.[24]

The core focus problem was also identified in fusors by Tim Thorson at the University of Wisconsin–Madison during his 1996 doctoral work.[1] Charged ions would have some motion before they started accelerating in the center. This motion could be a twisting motion, where the ion had Angular momentum, or simply a tangential velocity. This initial motion causes the cloud in the center of the fusor to be unfocused.

Brillouin limit[edit]

In 1945, Columbia University professor Léon Brillouin, suggested that there was a limit to how many electrons one could pack into a given volume.[76] This limit is commonly referred to as the Brillouin limit or Brillouin density,[77] this is shown below.[36]

Where B is the magnetic field, the permeability of free space, m the mass of confined particles, and c the speed of light. This may limit the charge density inside IEC devices.

Commercial applications[edit]

Since fusion reactions generates neutrons, the fusor has been developed into a family of compact sealed reaction chamber neutron generators [78] for a wide range of applications that need moderate neutron output rates at a moderate price. Very high output neutron sources may be used to make products such as Molybdenum-99[39] and Nitrogen-13, medical isotopes used for PET scans.[79]

Devices[edit]

Government and commercial[edit]

  • Los Alamos National Laboratory Researchers developed [61] POPS and penning trap [35]
  • Turkish Atomic Energy Authority In 2013 this team built a 30 cm fusor at the Saraykoy Nuclear Research and Training center in Turkey. This fusor can reach 85 kV and do deuterium fusion, producing 2.4×104 neutrons per second.[80]
  • ITT Corporation Hirschs original machine was a 17.8 cm diameter machine with 150 kV voltage drop across it.[12] This machine used ion beams.
  • Phoenix Nuclear Labs has developed a commercial neutron source based on a fusor, achieving 3×1011 neutrons per second with the deuterium-deuterium fusion reaction for 132 hours of continuous operation.[39]
  • Energy Matter Conversion Inc Is a company in Santa Fe, which has developed large high powered polywell devices for the US Navy.
  • NSD-Gradel-Fusion sealed IEC neutron generators for DD (2.5 MeV) or DT (14 MeV) with a range of maximum outputs are manufactured by Gradel sárl in Luxembourg.[78]
  • Atomic Energy Organization of Iran Researchers at Shahid Beheshti University in Iran have built a 60 cm diameter fusor which can produce 2×107 neutrons per second at 80 kilovolts using deuterium gas.[81]

Universities[edit]

  • Tokyo Institute of Technology has four IEC devices of different shapes: a spherical machine, a cylindrical device, a co-axial double cylinder and a magnetically assisted device.[82]
  • University of Wisconsin–Madison – A group at Wisconsin–Madison has several large devices, since 1995.[83]
  • University of Illinois at Urbana–Champaign – The fusion studies laboratory has built a ~25 cm fusor which has produced 107 neutrons using deuterium gas.[26]
  • Massachusetts Institute of Technology – For his doctoral thesis in 2007, Carl Dietrich built a fusor and studied its potential use in spacecraft propulsion.[84] Also, Thomas McGuire studied multiple well fusors for applications in spaceflight.[84]
  • University of Sydney has built several IEC devices and also low power, low beta ratio polywells. The first was constructed of Teflon rings and was about the size of a coffee cup. The second has ~12" diameter full casing, metal rings.
  • Eindhoven Technical University[85]
  • Amirkabir University of Technology and Atomic Energy Organization of Iran have investigated the effect of strong pulsed magnetic fields on the neutron production rate of IEC device. Their study showed that by 1-2 Tesla magnetic field it is possible to increase the discharge current and neutron production rate more than ten times with respect to the ordinary operation.[86]
  • The Institute of Space Systems at the University of Stuttgart, is developing IEC devices for plasma physics research and also as an electric propulsion device, the IECT (Inertial Electrostatic Confinement Thruster).,.[87][88]

See also[edit]

  • Polywell
  • Fusor
  • Taylor Wilson
  • List of fusion experiments
  • Robert Bussard
  • Philo Farnsworth
  • Lista de artículos sobre plasma (física)
  • Laboratorios nucleares de Phoenix
  • Consorcio Nuclear del Noroeste

Patentes [ editar ]

  • PT Farnsworth, Patente de EE.UU. 3.258.402 , junio de 1966 (Descarga eléctrica - Interacción nuclear)
  • PT Farnsworth, Patente de Estados Unidos 3.386.883 . Junio ​​de 1968 (método y aparato)
  • Hirsch, Robert, Patente de Estados Unidos 3.530.036 . Septiembre de 1970 (Aparato)
  • Hirsch, Robert, Patente de Estados Unidos 3.530.497 . Septiembre de 1970 (Aparato generador - Hirsch / Meeks)
  • Hirsch, Robert, Patente de Estados Unidos 3.533.910 . Octubre de 1970 (fuente de iones de litio)
  • Hirsch, Robert, Patente de Estados Unidos 3.655.508 . Abril de 1972 (Reducir la fuga de plasma)
  • Hirsch, Robert, U.S. Patent 3,664,920. May 1972 (Electrostatic containment)
  • R.W. Bussard, "Method and apparatus for controlling charged particles", U.S. Patent 4,826,646, May 1989 (Method and apparatus — Magnetic grid fields).
  • R.W. Bussard, "Method and apparatus for creating and controlling nuclear fusion reactions", U.S. Patent 5,160,695, November 1992 (Method and apparatus — Ion acoustic waves).
  • S.T. Brookes, "Nuclear fusion reactor", UK patent GB2461267, May 2012.
  • T.V. Stanko, "Nuclear fusion device", UK patent GB2545882, July 2017.

References[edit]

  1. ↑ a b Thorson, Timothy A. (1996). Caracterización del flujo de iones y la reactividad de fusión de un foco iónico esféricamente convergente (Ph. D.). Universidad de Wisconsin-Madison. OCLC  615996599 .
  2. ^ Thorson, TA; Durst, RD; Fonck, RJ; Sontag, AC (17 de julio de 1997). "Caracterización de la reactividad de fusión de un foco iónico esféricamente convergente". Fusión nuclear . Organismo Internacional de Energía Atómica (publicado en abril de 1998). 38 (4): 495–507. Código bibliográfico : 1998NucFu..38..495T . doi : 10.1088 / 0029-5515 / 38/4/302 .
  3. ^ Oliphant, MLE; Harteck, P .; Rutherford, L. (1 de mayo de 1934). "Efectos de transmutación observados con hidrógeno pesado" . Actas de la Royal Society A: Ciencias Matemáticas, Físicas e Ingeniería . La Royal Society. 144 (853): 692–703. doi : 10.1098 / rspa.1934.0077 . ISSN 1364-5021 . 
  4. ^ Elmore, William C .; Tuck, James L .; Watson, Kenneth M. (1959). "Sobre el confinamiento inercial-electrostático de un plasma". Física de fluidos . Publicación AIP. 2 (3): 239. doi : 10.1063 / 1.1705917 . ISSN 0031-9171 . 
  5. ^ WH Wells, Bendix Aviation Corporation (comunicación privada, 1954)
  6. ^ "Algunos criterios para un reactor termonuclear productor de energía" JD Lawson, Establecimiento de investigación de energía atómica, Harwell, Berks, 2 de noviembre de 1956
  7. ^ Grad, H. Teoría de geometrías cúspides, I. Estudio general, NYO-7969, Inst. Matemáticas. Sci., NYU, 1 de diciembre de 1957
  8. ^ Berkowitz, J., Teoría de las geometrías cúspides, II. Pérdidas de partículas, NYO-2530, Inst. Matemáticas. Sci., NYU, 6 de enero de 1959.
  9. ^ Cartlidge, Edwin. El mundo secreto de la fusión amateur. Physics World, marzo de 2007: IOP Publishing Ltd, págs. 10-11. ISSN 0953-8585 . 
  10. ^ Patente de Estados Unidos 3.258.402 28 de junio de 1966
  11. ^ Patente de Estados Unidos 3.386.883 4 de junio de 1968
  12. ^ a b c Hirsch, Robert L. (1967). "Inertial-Electrostatic Confinement of Ionized Fusion Gases". Journal of Applied Physics. 38 (7): 4522–4534. Bibcode:1967JAP....38.4522H. doi:10.1063/1.1709162.
  13. ^ Lyman J Spitzer, "The Physics of Fully Ionized Gases" 1963
  14. ^ Kelley, G G (1967-01-01). "Elimination of ambipolar potential-enhanced loss in a magnetic trap". Plasma Physics. IOP Publishing. 9 (4): 503–505. doi:10.1088/0032-1028/9/4/412. ISSN 0032-1028.
  15. ^ a b "Sistemas de espejos: ciclos del combustible, reducción de pérdidas y recuperación de energía" por Richard F. Post, conferencias sobre reactores de fusión nuclear de BNES en el laboratorio de Culham, septiembre de 1969.
  16. ^ Sadowsky, M (1969). "Imanes multipolares esféricos para la investigación del plasma". Rev. Sci. Instrum . 40 (12): 1545. Código Bibliográfico : 1969RScI ... 40.1545S . doi : 10.1063 / 1.1683858 .
  17. ^ "Confinement d'un Plasma par un Systemem Polyedrique a 'Courant Alternatif", Z. Naturforschung Vol. 21 n, págs. 1085-1089 (1966)
  18. ^ Lavrent'ev, OA (1975). "Trampas de plasma de alta temperatura electrostáticas y electromagnéticas". Ana. NY Acad. Sci . 251 : 152-178. Código bibliográfico : 1975NYASA.251..152L . doi : 10.1111 / j.1749-6632.1975.tb00089.x .
  19. ^ a b R.W.Bussard en la Patente de los Estados Unidos 4.826.646, "Método y aparato para controlar partículas cargadas", publicada el 2 de mayo de 1989
  20. ^ Dr. Robert Bussard (conferenciante) (9 de noviembre de 2006). "¿Debería Google convertirse en nuclear? Energía nuclear limpia, barata (no, de verdad)" (video Flash). Charlas de tecnología de Google. Google. Consultado el 3 de diciembre de 2006.
  21. ^ Krall, NA; Coleman, M .; Maffei, K .; Lovberg, J .; Jacobsen, R .; Bussard, RW (1995). "Formación y mantenimiento de un pozo potencial en una trampa magnética cuasiesférica" . Física de Plasmas . 2 (1): 146-158. Código bibliográfico : 1995PhPl .... 2..146K . doi : 10.1063 / 1.871103 . S2CID 55528467 . 
  22. ^ "Fusión electrostática inercial (IEF): un futuro de energía limpia" (documento de Microsoft Word). Corporación de Conversión de Energía / Materia. Consultado el 3 de diciembre de 2006.
  23. ^ a b c d e f g "Fundamental limitations on plasma fusions systems not in thermodynamic equilibrium" Thesis, Todd Rider, June 1995
  24. ^ a b Nevins, W. M. (1995). "Can inertial electrostatic confinement work beyond the ion–ion collisional time scale?". Physics of Plasmas. AIP Publishing. 2 (10): 3804–3819. doi:10.1063/1.871080. ISSN 1070-664X.
  25. ^ http://iec.neep.wisc.edu/results.php "IEC Lab Timeline" accessed 1-25-2014
  26. ^ a b Miley, George H. (1999). "A portable neutron/tunable X-ray source based on inertial electrostatic confinement". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. Elsevier BV. 422 (1–3): 16–20. doi:10.1016/s0168-9002(98)01108-5. ISSN 0168-9002.
  27. ^ Miley Abstract Accomplishments, www.avrc.com/Miley_abstract_accomplishments.doc
  28. ^ Miley, George H .; Sved, J. (2000). "La fuente de neutrones de fusión en modo estrella IEC para NAA - diseños de estado y siguiente paso". Appl Radiat Isot . 53 (4–5): 779–83. doi : 10.1016 / s0969-8043 (00) 00215-3 . PMID 11003520 . 
  29. ^ "Viviendo con un reactor nuclear" The Wall Street Journal, entrevista con Sam Schechner, https://www.youtube.com/watch?v=LJL3RQ4I-iE
  30. ^ "The Neutron Club", Richard Hull, consultado el 9 de junio de 2011, http://prometheusfusionperfection.com/category/fusor/
  31. ^ "Fusor.net" . www.fusor.net .
  32. ^ a b c "El experimento multipolar de haz de iones", Presentación, Alex Klien, 7-8 de diciembre de 2011, 13º taller IEC EE. UU. y Japón, Sydney 2011
  33. ^ http://nextbigfuture.com/2011/05/fp-generation-fusion-project-was-funded.html Archivado el 2 de febrero de 2014 en Wayback Machine , accedido: 25 de enero de 2014, "Generación FP financiada"
  34. ^ a b c "El experimento de línea de haz de recirculación de múltiples ambipolares" Presentación de póster, conferencia IEC de Estados Unidos y Japón de 2011, Dr. Alex Klein
  35. ^ a b Barnes, DC; Chacón, L .; Finn, JM (2002). "Equilibrio y estabilidad de baja frecuencia de un sistema Vlasov esférico de densidad uniforme, sin colisiones". Física de Plasmas . Publicación AIP. 9 (11): 4448–4464. doi : 10.1063 / 1.1510667 . ISSN 1070-664X . 
  36. ^ a b c Mitchell, TB; Schauer, MM; Barnes, DC (6 de enero de 1997). "Observación del foco esférico en una trampa de escritura de electrones". Cartas de revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 78 (1): 58–61. doi : 10.1103 / physrevlett.78.58 . ISSN 0031-9007 . 
  37. ^ Doctorado. Tesis "Mejora del confinamiento de partículas en la fusión electrostática inercial para potencia y propulsión de naves espaciales", Carl Dietrich, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY FEBRERO DE 2007
  38. ^ Doctorado. Tesis "Vida útil mejorada y comportamiento de sincronización en dispositivos de fusión IEC Mutlt-grid", Tom McGuire, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY FEBRERO 2007
  39. ^ a b c "Phoenix Nuclear Labs cumple con el hito de producción de neutrones", comunicado de prensa de PNL el 1 de mayo de 2013, Ross Radel, Evan Sengbusch
  40. SirPhilip (publicando un correo electrónico de "RW Bussard") (23 de junio de 2006). "Fusión, ¿eh?". Foros de la Fundación Educativa James Randi. Consultado el 3 de diciembre de 2006.
  41. ^ a b "El advenimiento de la fusión nuclear limpia: propulsión y potencia espacial de gran rendimiento", Robert W. Bussard, Ph.D., 57º Congreso Astronáutico Internacional, 2 al 6 de octubre de 2006
  42. M. Simon (8 de octubre de 2007). "Ha fallecido el Dr. Robert W. Bussard". Valores clásicos. Consultado el 9 de octubre de 2007.
  43. ^ "A: investigación de dispositivos de fusión de Polywell, número de solicitud: N6893609T0011". Oportunidades comerciales federales. Octubre de 2008. Consultado el 7 de noviembre de 2008.
  44. ^ "A: densidades de plasma resueltas espacialmente / energías de partículas, número de solicitud: N6893609T0019". Oportunidades comerciales federales. Octubre de 2008. Consultado el 7 de noviembre de 2008.
  45. ^ "Declaración de trabajo para la exploración del concepto de energía electrostática gaseosa avanzada (AGEE)" (PDF). Marina de Estados Unidos. Junio ​​de 2009. Consultado el 18 de junio de 2009.
  46. ^ Carr, M .; Khachan, J. (2010). "La dependencia del cátodo virtual en un Polywell ™ de la corriente de la bobina y la presión del gas de fondo" . Física de Plasmas . 17 (5): 052510. Código Bibliográfico : 2010PhPl ... 17e2510C . doi : 10.1063 / 1.3428744 .
  47. Carr, Matthew (2011). "Confinamiento de beta baja en un Polywell modelado con teorías de cúspide de punto convencionales" . Física de Plasmas . 18 (11): 11. Código Bibliográfico : 2011PhPl ... 18k2501C . doi : 10.1063 / 1.3655446 .
  48. ^ Gummershall, Devid; Carr, Matthew; Cornualles, Scott (2013). "Ley de escalado del confinamiento de electrones en un dispositivo de polipocillo beta cero". Física de Plasmas . 20 (10): 102701. Bibcode : 2013PhPl ... 20j2701G . doi : 10.1063 / 1.4824005 .
  49. ^ a b Carr, M .; Khachan, J. (2013). "Un análisis de sonda sesgada de la formación de pozos potenciales en un campo magnético de Polywell de beta baja sólo de electrones" . Física de Plasmas . 20 (5): 052504. Bibcode : 2013PhPl ... 20e2504C . doi : 10.1063 / 1.4804279 .
  50. ^ "My Account | .xyz | for every website, everywhere®". Archived from the original on 2013-12-03. Retrieved 2014-01-25.
  51. ^ Carl Greninger (16 September 2012). "Overview of the North West Nuclear Consortium in 2012" – via YouTube.
  52. ^ "Mark suppes News, Videos, Reviews and Gossip - Gizmodo". Gizmodo.
  53. ^ "Prometheus Fusion Perfection". Prometheus Fusion Perfection.
  54. ^ Spodak, Cassie. "Man builds web pages by day and nuclear fusion reactors by night". CNN.
  55. ^ Fusión por confinamiento electrostático inercial (IEC), fundamentos y aplicaciones, ISBN 978-1-4614-9337-2 (impreso) 978-1-4614-9338-9, publicado el 26 de diciembre de 2013 
  56. ^ http://www.fusor.net/ , consultado el 1-7-2014
  57. ^ Oldenburg, impresionante Webdesign Bremen. "- Gradel - Generadores de neutrones de última tecnología con múltiples aplicaciones posibles" . www.nsd-fusion.com .
  58. ^ Evstatiev, EG; Nebel, RA; Chacón, L .; Park, J .; Lapenta, G. (2007). "Neutralización de carga espacial en plasmas de conexión electrostática inercial" . Phys. Plasmas . 14 (4): 042701. Código Bibliográfico : 2007PhPl ... 14d2701E . doi : 10.1063 / 1.2711173 .
  59. ^ Esfera de plasma oscilante periódicamente (POPS) Archivado el 13 de abril de 2013 en archive.today
  60. ^ Park, J.; et al. (2005). "Experimental Observation of a Periodically Oscillating Plasma Sphere in a Gridded Inertial Electrostatic Confinement Device". Phys. Rev. Lett. 95 (1): 015003. Bibcode:2005PhRvL..95a5003P. doi:10.1103/PhysRevLett.95.015003. PMID 16090625.
  61. ^ a b Barnes, D. C.; Nebel, R. A. (1998). "Stable, thermal equilibrium, large-amplitude, spherical plasma oscillations in electrostatic confinement devices". Physics of Plasmas. AIP Publishing. 5 (7): 2498–2503. doi:10.1063/1.872933. ISSN 1070-664X.
  62. ^ R. A. Nebel and D. C. Barnes, Fusion Technol. 38, 28, 1998.
  63. ^ Kurilenkov, Yu. K.; Tarakanov, V. P.; Gus’kov, S. Yu. (2010). "Inertial electrostatic confinement and nuclear fusion in the interelectrode plasma of a nanosecond vacuum discharge. II: Particle-in-cell simulations". Plasma Physics Reports. Pleiades Publishing Ltd. 36 (13): 1227–1234. doi:10.1134/s1063780x10130234. ISSN 1063-780X. S2CID 123118883.
  64. ^ S. Krupakar Murali et al.,"Carbon Nanotubes in IEC Fusion Reactors", ANS 2006 Annual Meeting, June 4–8, Reno, Nevada.
  65. ^ "Vlasov–Poisson calculations of electron confinement times in Polywell(TM) devices using a steady-state particle-in-cell method". The DPP13 Meeting of The American Physical Society. Retrieved 2013-10-01.
  66. ^ "Electrostatic potential measurements and point cusp theories applied to a low beta polywell fusion device" PhD Thesis, Matthew Carr, 2013, The University of Sydney
  67. ^ a b Bussard, R.W. (1991). "Some Physics Considerations of Magnetic Inertial-Electrostatic Confinement: A New Concept for Spherical Converging-flow Fusion". Fusion Technology. 19 (2): 273. doi:10.13182/FST91-A29364.
  68. ^ Penning Traps
  69. ^ Barnes, D. C.; Nebel, R. A.; Turner, Leaf (1993). "Production and application of dense Penning trap plasmas". Physics of Fluids B: Plasma Physics. AIP Publishing. 5 (10): 3651–3660. doi:10.1063/1.860837. ISSN 0899-8221.
  70. ^ "Dynamics of Ions in an Electrostatic Ion Beam Trap",http://www.weizmann.ac.il/conferences/frisno8/presentations05/thursday/Zajfman.pdf Presentation, Daniel Zajfman
  71. ^ [1]
  72. ^ Alex Klein, in person interview, April 30, 2013
  73. ^ Hedditch, John; Bowden-Reid, Richard; Khachan, Joe (1 October 2015). "Fusion in a magnetically-shielded-grid inertial electrostatic confinement device". Physics of Plasmas. 22 (10): 102705. arXiv:1510.01788. Bibcode:2015PhPl...22j2705H. doi:10.1063/1.4933213.
  74. ^ Rosenberg, M.; Krall, Nicholas A. (1992). "The effect of collisions in maintaining a non‐Maxwellian plasma distribution in a spherically convergent ion focus". Physics of Fluids B: Plasma Physics. AIP Publishing. 4 (7): 1788–1794. doi:10.1063/1.860034. ISSN 0899-8221.
  75. ^ Nevins, W. M. (17 July 1998). "Feasibility of a Colliding Beam Fusion Reactor". Science. 281 (5375): 307a–307. doi:10.1126/science.281.5375.307a.
  76. ^ Brillouin, Leon (1945-04-01). "A Theorem of Larmor and Its Importance for Electrons in Magnetic Fields". Physical Review. American Physical Society (APS). 67 (7–8): 260–266. doi:10.1103/physrev.67.260. ISSN 0031-899X.
  77. ^ "Brillouin limit for electron plasmas confined on magnetic surfaces" Allen H. Boozer Department of Applied Physics and Applied Mathematics Columbia University, New York 10027, http://www-fusion.ciemat.es/SW2005/abstracts/BoozerAH_SW.pdf
  78. ^ a b Oldenburg, awesome Webdesign Bremen. "- Gradel - Neutron generators of the latest technology with multiple possible applications". www.nsd-fusion.com.
  79. ^ Talk. "Commercial Applications of IEC Devices" Web presentation, Performed by Devlin Baker, December 3, 2013. http://sproutvideo.com/videos/189bd8bd131be6c290
  80. ^ Bölükdemir, A. S.; Akgün, Y.; Alaçakır, A. (2013-05-23). "Preliminary Results of Experimental Studies from Low Pressure Inertial Electrostatic Confinement Device". Journal of Fusion Energy. Springer Science and Business Media LLC. 32 (5): 561–565. doi:10.1007/s10894-013-9607-z. ISSN 0164-0313. S2CID 120272975.
  81. ^ "Experimental Study of the Iranian Inertial Electrostatic Confinement Fusion Device as a Continuous Neutron Generator" V. Damideh, Journal of Fusion Energy, June 11, 2011
  82. ^ "Overview of IEC Research at Tokyo Tech." Eiki Hotta, 15th annual US-Japan IEC workshop, October 7, 2013, http://www.iae.kyoto-u.ac.jp/beam/iec2013/presentation/1-2.pdf Archived 2013-12-21 at the Wayback Machine
  83. ^ R.P. Ashley, G.L. Kulcinski, J.F. Santarius, S.K. Murali, G. Piefer, 18th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering, IEEE #99CH37050, (1999)
  84. ^ a b "Improving Particle Confinement in Inertial Electrostatic Fusion for Spacecraft Power and Propulsion" SUBMITTED TO THE DEPARTMENT OF AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS, Carl Dietrich, February 2007
  85. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2014-08-12. Retrieved 2014-07-23.CS1 maint: archived copy as title (link)
  86. ^ Zaeem, Alireza Asle; Ghafoorifard, Hassan; Sadighzadeh, Asghar (2019). "Discharge current enhancement in inertial electrostatic confinement fusion by impulse high magnetic field". Vacuum. Elsevier BV. 166: 286–291. doi:10.1016/j.vacuum.2019.05.012. ISSN 0042-207X.
  87. ^ Chan, Yung-An; Herdrich, Georg (2019). "Jet extraction and characterization in an inertial electrostatic confinement device". Vacuum. Elsevier BV. 167: 482–489. doi:10.1016/j.vacuum.2018.07.053.
  88. ^ Chan, Yung-An; Herdrich, Georg (2019). "Influence of Cathode Dimension on Discharge Characteristics of Inertial Electrostatic Confinement Thruster". International Electric Propulsion Conference 2019: IEPC-2019–292.

External links[edit]

  • Polywell Talk at Microsoft
  • University of Wisconsin-Madison IEC homepage
  • IEC Overview
  • From Proceedings of the 1999 Fusion Summer Study (Snowmass, Colorado):
  • Summary of Physics Aspects of Some Emerging Concepts
  • Inertial-Electrostatic Confinement (IEC) of a Fusion Plasma with Grids
  • Fusion from Television? (American Scientist Magazine, July-August 1999)
  • Should Google Go Nuclear? Clean, cheap, nuclear power (no, really)
  • NSD-Gradel-Fusion, NSD-Gradel-Fusion (Luxembourg)