СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ОДНОТАКТНОГО ТЯЖЕЛОИОННОГО СИНТЕЗА

1. Реакционная камера, содержащая
реакционный сосуд,
в реакционном сосуде литиевый корпус, в который помещается, по меньшей мере, одна топливная таблетка, причем литиевый корпус образует, по меньшей мере, один канал для доставки, по меньшей мере, одного энергетического импульса к топливной таблетке,
систему для доставки импульсов жидкого лития во внутреннюю часть реакционного сосуда, и
контроллер для хронирования доставки импульсов жидкого лития.
2. Реакционная камера по п.1, в которой реакционный сосуд содержит вакуумированный реакционный сосуд, имеющий покрытие из стального сплава на поверхностях реакционного сосуда, контактирующих с литием, и
причем реакционный сосуд имеет любую из приблизительно сферической, приблизительно цилиндрической и приблизительно конической форм.
3. Реакционная камера по п.1, в которой литиевый корпус содержит литиевый башмак, причем приблизительно в центре литиевого башмака имеется пространство для размещения, по меньшей мере, одной таблетки.
4. Реакционная камера по п.1, в которой энергетический импульс содержит пучок тяжелых ионов, доставляемый из ускорительного агрегата, и
энергетический импульс содержит любой из импульса зажигания и импульса сжатия.
5. Реакционная камера по п.1, в которой система для доставки жидкого лития во внутреннюю часть реакционного сосуда содержит насос и, по меньшей мере, один трубопровод, подключенный к насосу и сообщающийся с внутренней частью реакционного сосуда, причем насос работает под управлением контроллера,
причем жидкий литий поступает во внутреннюю часть реакционной камеры при температуре, приблизительно равной температуре плавления лития,
причем жидкий литий поступает во внутреннюю часть реакционного сосуда в виде аэрозоля, капель, потоков или выделений, обволакивая стенки дополнительной нейтронной защитой, по меньшей мере, достаточной толщины, чтобы выдерживать абляцию в течение периода интенсивного нагрева,
причем контроллер содержит элемент обработки данных, запрограммированный хронировать подачу импульсов жидкого лития в соответствии с интервалами между импульсами синтеза.
6. Реакционная камера по п.1, дополнительно содержащая
теплообменную систему, в которой жидкий литий нагревается за счет энергии, генерируемой в течение импульса синтеза, и в которой тепло от нагретого жидкого лития переносится в систему преобразования в ходе обработки через теплообменную систему, причем жидкий литий охлаждается в ходе обработки и рециркулирует для дальнейшего использования,
вторичную ловушку, охватывающую реакционный сосуд и теплообменную систему,
опорную систему для замораживания и формования башмаков,
систему для извлечения лития из системы нагнетания лития и вакуумирования,
систему для создания топливных мишеней и загрузки их топливом,
систему для загрузки топливных мишеней в башмак,
систему для инжекции башмаков, загруженных топливом, в камеру, хронированной с прибытием пучка зажигания, и
систему хронирования, активируемую динамикой башмаков, в соответствии с чем активируется ускорительная система.
7. Система ускорения частиц, содержащая
сборку источников для испускания потоков изотопических слагов, причем слаг содержит цепочку микросгустков,
по меньшей мере, одну РЧ (радиочастотную) секцию ускорителя для приема слагового потока и фокусировки, ускорения и слияния слагового потока до образования совокупности сильноточных параллельных слаговых цепочек,
телескопер для приема совокупности сильноточных параллельных слаговых цепочек и испускания разных изотопных разновидностей в единый канал транспортировки пучка общей жесткости, чтобы разновидности достигали мишени для термоядерного синтеза в указанной последовательности,
по меньшей мере, один концентратор для приема канала транспортировки пучка общей жесткости и концентрирования слагов в канале транспортировки пучка общей жесткости, пока они дрейфуют к точкам, находящимся на предписанных расстояниях от, по меньшей мере, одной мишени в, по меньшей мере, одной реакционной камере.
8. Система по п.7, в которой сборка источников содержит
шаблонированный массив источников тяжелых ионов, причем каждый источник испускает импульсы отдельных изотопических разновидностей в последовательности, определяемой управляющим элементом, и
предускоритель HVDC (постоянного тока высокого напряжения) для ускорения импульсных пучков тяжелых ионов до значения, которое соответствует синхронной скорости, необходимой для, по меньшей мере, одной секции РЧ линейного ускорителя, причем электроды предускорителя HVDC расположены зеркально симметрично шаблону массива источников тяжелых ионов.
9. Система по п.7, в которой, по меньшей мере, одна секция РЧ линейного ускорителя содержит
первую РЧ секцию, содержащую многоканальный радиочастотный квадруполь (RFQ), который обеспечивает сильные фокусирующие поля и плавно возрастающее ускоряющее поле для достижения изоэнтропического преобразования входящего слагового пучка постоянного тока в микросгустки в непрерывном потоке на радиочастоте,
выравниватель для слияния слагов различных изотопов из структуры первой РЧ секции в единый коллинеарный пучок, содержащий различные изотопические слаги, указанные запрограммированной временной последовательностью, и для увеличения среднего тока слага, и
совокупность дополнительных РЧ секций, в которых входящий пучок подвергается слиянию таким образом, что средний ток каждого слага приблизительно снова удваивается при прохождении между первой секцией ускорителя и следующей секцией ускорителя, причем РЧ частота следующей структуры вдвое больше частоты первой структуры, протекает в комплементарной конфигурации магнитов канала транспортировки пучка, например, для постепенного выравнивания двух пучков, подлежащих слиянию, в один пучок на общей оси.
10. Система по п.7, в которой телескопер содержит секцию ускорителя, имеющую, по меньшей мере, один магнит переключения импульсов,
причем система дополнительно содержит объединитель для объединения совокупности пучков в поперечном фазовом пространстве, по мере того, как они выходят из телескопера, в единый пучок,
причем система дополнительно содержит
лупер для сортировки последовательных секций пучка, снабженных временными зазорами между секциями, путем стробирования испускания источника ионов или применения магнитных или электрических полей на более поздней стадии низкоэнергичного ускорения, в параллельные каналы транспортировки пучка, в синхронизме на уровне отдельных микросгустков в секциях пучка в параллельных каналах транспортировки пучка, что необходимо для поддержания структуры микросгустка в общих РЧ структурах с множественными дрейфовыми отверстиями для параллельных пучков.
11. Система по п.7, в которой, по меньшей мере, один концентратор по-разному ускоряет разные микросгустки в слаге на канале транспортировки пучка, благодаря чему микросгустки в слагах перемещаются ближе друг к другу, в то же время оставаясь под управлением РЧ фазовой фокусировки,
причем концентратор содержит последовательность блоков секций РЧ ускорителя, причем блоки работают на последовательности РЧ частот, причем последовательность РЧ частот, запрограммированная координировать ускорение совокупности изотопических слагов, каждый из которых имеет конкретную характеристическую скорость, и
причем концентратор дополнительно содержит остановщик концентрирования для временной остановки концентрирования слагов, пока они дрейфуют к точкам, находящимся на предписанных расстояниях от, по меньшей мере, одной мишени в, по меньшей мере, одной реакционной камере.
12. Драйвер для системы тяжелоионного синтеза, содержащий
систему ускорения частиц по п.7,
линию задержки для устранения, по меньшей мере, части расстояния между центрами последовательных слагов,
контроллер для управления прибытием слагов на мишени из термоядерного топлива в указанных реакционных камерах согласно указанному расписанию,
по меньшей мере, один сглаживатель для придания указанных дифференциалов скорости микросгусткам слагов на указанных расстояниях перед каждой из реакционных камер,
вобулятор для быстрого закручивания пятна пучка вокруг мишени из термоядерного топлива в целях сглаживания плотности вложения энергии в мишени из термоядерного топлива, и
по меньшей мере, одна линза окончательной фокусировки для фокусировки пучка на мишень из термоядерного топлива.
13. Драйвер по п.12, в котором линия задержки содержит спиральную линию задержки (HDL), причем для всех изотопов используется общая HDL,
причем, по меньшей мере, часть расстояния между центрами возникает в результате процесса концентрирования, причем полный средний ток каждого слага увеличивается, и длина каждого слага уменьшается,
причем HDL содержит совокупность витков, причем длина каждого витка приблизительно равна расстоянию между центрами последовательных слагов,
причем первый слаг в слаговой цепочке проходит полную длину HDL до точки выхода,
причем последовательные слаги из все более быстрых ионов покидают HDL последовательно, проходя все меньшее число витков HDL, и
причем выходы для различных слагов находятся приблизительно в одной и той же азимутальной точке на HDL.
14. Драйвер по п.12, в котором, по меньшей мере, один сглаживатель содержит сглаживатель для каждой реакционной камеры, и
причем, по меньшей мере, один сглаживатель содержит, по меньшей мере, один сглаживатель для импульса сжатия и, по меньшей мере, один сглаживатель для каждого импульса быстрого зажигания, причем сглаживание в отдельных сглаживателях для импульсов быстрого зажигания и сжатия происходит после бифуркации импульсного пучка на отдельные каналы транспортировки пучка с отдельными сглаживателями для импульсов быстрого зажигания и сжатия, и
все изотопические разновидности используют один набор каналов транспортировки пучка от линии задержки к отдельному сглаживателю на каждой из реакционных камер, и
сглаживатель содержит одну или несколько секций линейного ускорителя, работающих на РЧ частоте, вследствие чего разные микросгустки по-разному ускоряются, благодаря чему их центры приближаются друг к другу,
причем в ходе сглаживания отдельные микросгустки растягиваются вдоль оси эллипса в фазовом пространстве, тогда как площадь эллипса в фазовом пространстве остается постоянной в ходе транспортировки по каналам транспортировки пучка к мишени для термоядерного синтеза, в результате чего отдельные микросгустки становятся более длинными, узкими эллипсами, поскольку они одновременно достигают мишени для термоядерного синтеза, и объединенное действие растяжения и сближения отдельных микросгустков приводит к усилению полного тока, так что микросгустки скользят поверх друг друга на мишени или в другой указанной точке на канале транспортировки пучка, для достижения желаемой формы полного тока пучка на мишени, за счет регулировки параметров и хронирования сглаживающего ускорителя.
15. Драйвер по п.12, в котором вобулятор содержит РЧ вобулятор,
причем вобулятор располагается перед, по меньшей мере, одной линзой окончательной фокусировки,
причем блок слагов для импульса сжатия подвергается действию вобулятора, и блок слагов для импульса быстрого зажигания не подвергается действию вобулятора, поскольку импульс быстрого зажигания направлен в центр мишени,
причем использование более медленных ионов для импульса быстрого зажигания по сравнению со скоростью ионного импульса сжатия обеспечивает промежуток времени между двумя импульсами, который можно использовать для включения или выключения вобулятора.
16. Энергетическая система тяжелоионного синтеза, содержащая
по меньшей мере, один тяжелоионный драйвер синтеза, причем каждый из, по меньшей мере, одного тяжелоионного драйвера синтеза содержит
систему ускорения частиц по п.7,
линию задержки для устранения, по меньшей мере, части расстояния между центрами последовательных слагов,
контроллер для управления прибытием слагов на мишени из термоядерного топлива в указанных реакционных камерах согласно указанному расписанию,
по меньшей мере, один сглаживатель для придания указанных дифференциалов скорости микросгусткам слагов на указанных расстояниях перед каждой из реакционных камер,
вобулятор для быстрого закручивания пятна пучка вокруг мишени из термоядерного топлива в целях сглаживания плотности вложения энергии в мишени из термоядерного топлива, и
по меньшей мере, одна линза окончательной фокусировки для фокусировки пучка на мишень из термоядерного топлива,
причем система тяжелоионного синтеза дополнительно содержит
по меньшей мере, одну реакционную камеру, причем каждая из, по меньшей мере, одной реакционной камеры содержит
реакционный сосуд,
в реакционном сосуде литиевый корпус, в который помещается, по меньшей мере, одна топливная таблетка, причем литиевый корпус образует, по меньшей мере, один канал для доставки, по меньшей мере, одного энергетического импульса к топливной таблетке,
систему для доставки импульсов жидкого лития во внутреннюю часть реакционного сосуда, и
контроллер для хронирования доставки импульсов жидкого лития,
причем система тяжелоионного синтеза дополнительно содержит
совокупность входных каналов, проникающих в, по меньшей мере, одну реакционную камеру, и
совокупность каналов транспортировки пучка для доставки импульсов пучков тяжелых ионов в реакционную камеру от, по меньшей мере, одного тяжелоионного драйвера, причем совокупность пучков входит в, по меньшей мере, одну реакционную камеру через совокупность входных каналов и контактирует с топливной таблеткой через, по меньшей мере, один канал,
по меньшей мере, одну энергетическую установку, подключенную к, по меньшей мере, одной реакционной камере посредством теплообменной системы, причем энергия, генерируемая в реакционной камере, переносится в энергетическую установку через теплообменную систему для преобразования в другие виды энергии, и
систему для прямого преобразования энергии, обусловленного переводом лития в плазменное состояние, причем система для прямого преобразования энергии включает в себя
компоненты для прямого преобразования на основе магнитного “поршня”, подключенные к отводящим электродам, встроенным в реакционную камеру внутри вакуумной стенки,
линии передачи, проводящие электрический ток, таким образом, отведенный в виде импульсов, и
средство для обеспечения магнитного поля, создаваемого магнитами за пределами вакуумной стенки.
17. Система по п.16, в которой пучки тяжелых ионов содержат всего восемь пучков тяжелых ионов, из которых четыре пучка тяжелых ионов доставляются на каждый из двух входных каналов.
18. Система по п.16, в которой импульс содержит один из
импульса сжатия и
импульса быстрого зажигания.
19. Система по п.16, дополнительно содержащая коллектор источников ионов, заключающий в себе сборку источников ионов.
20. Способ генерации мощности с использованием тяжелоионного синтеза, содержащий этапы, на которых
испускают потоки изотопических слагов по параллельным каналам от коллектора, вмещающего множественные источники ионов, причем источник ионов в коллекторе вырабатывает один из последовательности различных изотопов, причем источник ионов для каждого слага хронирован так, чтобы слаги потока проникали через функциональную плоскость, перпендикулярную их путям, в запрограммированной временной последовательности,
вводят согласованные группы параллельных слагов в ускоряющую колонну HVDC, содержащую совокупность электродов, каждый из которых снабжен отдельным отверстием для каждого изотопического слага, причем совокупность отверстий имеет такой же шаблон отверстий, как у коллекторного источника,
вводят каждую согласованную группу параллельных слагов в РЧ линейный ускоритель, в котором первая секция РЧ линейный ускоритель преобразует слаговые импульсы постоянного тока в слаговые импульсы, содержащие микросгустки, каковые микросгустки проходят точку на РЧ частоте,
вводят каждую согласованную группу параллельных слагов из микросгустков во вторую секцию РЧ линейного ускорителя, причем поверхности электродов второй секции РЧ линейного ускорителя обеспечивают отдельные каналы для каждого из изотопических слагов,
принимают каждую согласованную группу параллельных слагов в коллектор магнитных каналов транспортировки пучка, причем каналы транспортировки пучка маршрутизируют каждый из отдельных слагов на один из последовательности магнитных переключателей на общей средней линии, переключая последовательность параллельных пучков в одну коллинеарную цепочку слагов, имеющую запрограммированную последовательность промежутков,
принимают слаговый поток в последующих секциях РЧ линейного ускорителя и осуществляют фокусировку, ускорение и слияние слаговых потоков из совокупности параллельных источников коллектора, причем полное количество потоков из множественных источников коллектора уменьшается до образования заранее определенной совокупности сильноточных параллельных слаговых цепочек,
посредством телескопера принимают совокупность сильноточных параллельных слаговых цепочек и ускоряют изотопические слаги за счет совокупности выигрышей в энергии, причем выигрыш в энергии для каждого слага придает этому слагу магнитную жесткость, которая одинакова для всех изотопических разновидностей,
переключают каждый набор параллельных слагов из телескопера в точках, где они соответственно достигают равной магнитной жесткости,
маршрутизируют каждый слаг равной жесткости в общий канал транспортировки пучка с помощью магнитных переключателей и испускают цепочку слагов, имеющую запрограммированное упорядочение по времени, и испускают цепочки слагов в параллельных пучках на оставшиеся процессы, чтобы разные изотопные разновидности в цепочках слагов достигали мишени для термоядерного синтеза в указанной последовательности,
приема посредством объединителя совокупности сильноточных параллельных слаговых цепочек в совокупность магнитных каналов транспортировки пучка, которые маршрутизируют слаговые цепочки на совокупность магнитных переключателей, причем комбинация магнитных переключателей инжектирует совокупность сильноточных параллельных слаговых цепочек в РЧ-синхронизированной одновременности в общую среднюю линию, причем инжекция в общий канал транспортировки пучка одинаково использует плоскости двух поперечных фазовых пространств, причем магнитный транспорт предназначен для минимизации несущественного роста в полном фазовом пространстве, занятом объединенными пучками,
принимают канал транспортировки пучка общей жесткости в, по меньшей мере, одном концентраторе и концентрируют микросгустки в отдельных слагах в концентрирующей секции РЧ ускорителя и на участках канала транспортировки пучка общей жесткости, причем частота концентрирующей секции РЧ ускорения, управляемой для придания дифференциальных скоростей микросгусткам в слаге для концентрирования микросгустков и сжатия слагов в направлении пучка, пока они не достигнут разнесения между микросгустками, предписанного для каждого изотопического слага,
принимают цепочки слагов с разнесением в, по меньшей мере, одном РЧ остановщике концентрирования, удаляют дифференциалы скорости между сгустками посредством РЧ остановщика концентрирования, причем частота и амплитуда ускоряющих секций РЧ остановщика концентрирования управляются для надлежащего уменьшения дифференциалов скорости между микросгустками в слаге для минимизации незначительного роста в объеме, занятого в 6-мерном фазовом пространстве, чтобы концентрирование микросгустков и сжатие слага постепенно уменьшались, пока они не достигнут разнесения между микросгустками и межслагового разнесения, предписанного для каждого изотопического слага,
устраняют, по меньшей мере, часть расстояния между центрами последовательных слагов посредством линии задержки,
обеспечивают дрейф слагов к точкам, находящимся на предписанных расстояниях от, по меньшей мере, одной мишени в, по меньшей мере, одной реакционной камере,
управляют прибытием слагов на мишени из термоядерного топлива в указанных реакционных камерах согласно указанному расписанию посредством центрального контроллера и активаторов хронирования в источниках ионов и РЧ энергетических системах,
придают указанные дифференциалы скорости микросгусткам слагов на указанных расстояниях перед каждой из реакционных камер посредством, по меньшей мере, одного сглаживателя,
быстро закручивают пятна пучка вокруг мишени из термоядерного топлива в целях сглаживания плотности вложения энергии в мишени из термоядерного топлива с использованием вобулятора, и
фокусируют пучок на мишень из термоядерного топлива посредством, по меньшей мере, одной линзы окончательной фокусировки,
доставляют импульсы пучков тяжелых ионов в реакционную камеру от драйвера посредством совокупности каналов транспортировки пучка, причем совокупность пучков входит в реакционную камеру через совокупность входных каналов и контактирует с топливной таблеткой через, по меньшей мере, один канал,
подключают, по меньшей мере, один электрический генератор, использующий прямое преобразование из тепловой энергии термодинамических рабочих жидкостей сверхвысокой температуры в электрическую, причем блоки генератора прямого преобразования используют любое или оба из средств бесконтактного и контактного преобразования энергии,
подключают, по меньшей мере, одну энергетическую установку к, по меньшей мере, одной реакционной камере посредством теплообменной системы,
переносят энергию, генерируемую в реакционной камере, в энергетическую установку через теплообменную систему, и
преобразуют перенесенную энергию в другие виды энергии.