Ингибитор диффузии
Тип устройства | тороидальный |
---|---|
Расположение | Соединенные Штаты |
Принадлежность | Нака |
История | |
Год (ы) операции | 1938–1938 |
Ингибитор диффузии является первой известной попыткой построить рабочее силовое устройство Fusion . [ 1 ] Он был разработан и построен в Национального консультативного комитета по аэронавтике (NACA) Мемориальной лаборатории Лэнгли , начиная с весны 1938 года. Основная концепция была разработана Артуром Кантровицем и его боссом Истманом Джейкобсом . Они намеренно выбрали вводящее в заблуждение имя, чтобы избежать проекта, обнаруженного штаб -квартирой NACA в Вашингтоне, округ Колумбия , поскольку, по их мнению, он сразу будет отменен, если их начальство узнают об этом.
В общем плане, устройство было очень похоже на конструкции реактора слияния тороидального магнитного ограничения , которые появились в 1950-х и 60-х годах, с сильным физическим сходством с устройствами Z-Pinch и Tokamak . Основное отличие заключалось в том, что он использовал радиоволны для нагрева плазмы при использовании магнитного поля для только заключения, а не сжатия. После нескольких ранних экспериментов, в которых не было никаких признаков высокоэнергетических выпусков, директор NACA Джордж Уильям Льюис произошел в лаборатории и сразу же закрыл его.
История
[ редактировать ]В 1936 году Артур Кантровиц , недавний выпускник физики в Колумбийском университете , присоединился к Аэронавтической лаборатории NACA в Мемориале Лэнгли. В начале 1938 года он прочитал статью, в которой отмечалась, что Westinghouse недавно приобрел генератор Van de Graaff и пришел к выводу, что компания начинает исследование ядерной энергетики , следуя по стопам Марка Олифанта , который продемонстрировал слияние изотопов водорода в 1932 году, используя акселератор частиц. [ 2 ] Его прямой руководитель, Истман Джейкобс , также выразил интерес к концепции, когда Кантровиц показал ему статью. [ 3 ]
Кантровиц начал литературу и наткнулся на Ганса Бет статью в обзорах современной физики о известных типах ядерных реакций и предположениях Бете о тех, которые происходят в звездах, [ 3 ] работа, которая приведет к Нобелевской премии по физике . [ 4 ] Это привело к тому, что Кантровиц рассмотрел концепцию нагрева водорода до температуры, наблюдаемых внутри звезд, с ожиданием, что можно построить реактор слияния. [ 3 ] Самой простой реакцией в списке был дейтерий -деотерий, но, будучи обнаруженным только в 1932 году, поставка дейтерия был чрезвычайно ограничен. Вместо этого была выбрана чистая реакция водородного гидрогена, хотя для работы потребовалось бы гораздо более высокие температуры. [ 5 ]
Идея Кантровица состояла в том, чтобы использовать радиочастотные сигналы для нагрева плазмы, так же, как микроволновая печь использует радиосигналы для нагрева пищи. Однако система не должна была использовать микроволновые частоты, так как заряженные частицы в плазме будут эффективно поглощать широкий диапазон частот. Это позволило Kantrowitz использовать обычный радиопередатчик в качестве источника, построив генератор 150 Вт для этой цели. [ 5 ]
Чтобы получить любой обнаруживаемый уровень реакций слияния, система должна была бы нагреть плазму примерно до 10 миллионов градусов по Цельсию, температуру, которая плавит любой физический контейнер. При этих температурах даже атомы топлива разбиваются на жидкость отдельных ядер и электронов, состояние, известное как плазма . Кантровиц пришел к выводу, что самым простым решением было использование магнитных полей для ограничения плазмы, потому что плазма электрически заряжается, чтобы их движение было управляемым магнитными полями. [ 5 ]
При размещении в магнитном поле электроны и протоны плазмы водорода будут вращаться вокруг магнитных линий силы. Это означает, что если бы плазма находилась в рамках соленоида , поле удерживало бы частицы, приложенные вдали от стен, но они могли бы свободно перемещаться по линии и за пределы концов соленоида. При температуре слияния частицы движутся в эквиваленте тысяч миль в час, так что это произойдет почти мгновенно. Кантровиц пришел к выводу, что многие другие сделали: простое решение состоит в том, чтобы согнуть соленоид вокруг в круг, чтобы частицы текут вокруг результирующего тороидального корпуса в форме кольца. [ 5 ]
Джейкобс обратился к директору лаборатории Джорджа В. Льюиса , чтобы организовать небольшое количество финансирования, объяснив, что такая система может быть использована однажды для движения самолета. Чтобы замаскировать фактическую цель от руководства NACA, они назвали ее «ингибитором диффузии». [ 5 ] Льюис согласился предоставить 5000 долларов США (эквивалентно 108 227 долл. США в 2023 году). [ 5 ] Торус был намотан медными магнитными кабелями, которые охлаждали водой, и для источника питания они соединяли его с моторными цепями построенного Якобса, которую построили Якобс. Идея состояла в том, чтобы измерить полученные реакции слияния с помощью их рентгеновских лучей , которые испускаются из очень горячих объектов. [ 5 ]
Поскольку энергоснабжение города было ограничено, ветряной туннеле было разрешено работать только поздно ночью или ранним утром и не более чем на полчаса при максимальной мощности. Используя пленку, разработанную для получения стоматологических рентгеновских лучей в качестве детектора, они запустили машину, но не нашли сигнала. Полагая, что проблема заключалась в том, что у радиоссциллятора не было достаточного количества мощности, они попытались снова, вручную удерживая в схеме выключателей, чтобы обеспечить больше тока. Опять же, на фильме ничего не появилось. Они пришли к выводу, что что -то заставило плазму терять из центра реактора, но не имело очевидного решения. [ 6 ]
Никаких дальнейших экспериментов не проводились. Вскоре после первых пробежек Льюис посетил лабораторию, слушал объяснение Джейкобса о системе и немедленно закрыл ее. [ 7 ]
Позже будет понято, что простой дизайн Torus неправильно ограничивает плазму. Когда соленоид изогнут в круг, магниты, звонящие в контейнер, в конечном итоге распространяются друг от друга на внешней окружности. Это приводит к тому, что поле будет слабее снаружи контейнера, чем внутри. Эта асимметрия заставляет плазму уйти от центра, в конечном итоге ударяя по стенам. [ 6 ] [ 8 ]
Ссылки
[ редактировать ]Цитаты
[ редактировать ]- ^ "Артур Р. Кантровиц" . Мемориальная дань дань Том 16 . Национальная инженерная академия. 2012. DOI : 10.17226/13338 . ISBN 978-0-309-25280-5 .
- ^ Олифант, MLE; Кемптон, Ар; Резерфорд, Лорд (1 апреля 1935 г.). «Точное определение энергии, выделяемой в определенных ядерных преобразовании». Труды Королевского общества а . 149 (867): 406–416. Bibcode : 1935rspsa.149..406o . doi : 10.1098/rspa.1935.0071 .
- ^ Jump up to: а беременный в Хансен 1992 , с.
- ^ «Нобелевская премия по физике 1967» .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин Хансен 1992 , с.
- ^ Jump up to: а беременный Хансен 1992 , с.
- ^ Хансен 1992 , с.
- ^ Дадсон, Бен (24 января 2014 г.). Тороидальные устройства ограничения (PDF) (Технический отчет). п. 5
Библиография
[ редактировать ]- Хансен, Джеймс (весна 1992). «Тайно иду ядерным» . Изобретение и технологии . Тол. 7, нет. 4