СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ОДНОТАКТНОГО ТЯЖЕЛОИОННОГО СИНТЕЗА

1. Реакционная камера, содержащая
реакционный сосуд,
в упомянутом реакционном сосуде твердый литиевый корпус для приема по меньшей мере одной топливной таблетки, причем упомянутый твердый литиевый корпус определяет по меньшей мере один канал для доставки по меньшей мере одного энергетического импульса к топливной таблетке,
систему для доставки жидкого лития во внутреннюю часть реакционного сосуда в по меньшей мере одной из форм:
струй и аэрозолей для обеспечения нейтронной защиты; и
аэрозолей вдоль оси цилиндрической камеры, и
контроллер для регулирования потоков упомянутого жидкого лития.
2. Реакционная камера по п.1, в которой реакционный сосуд содержит вакуумированный реакционный сосуд, имеющий покрытие из стального сплава, покрывающее поверхности реакционного сосуда, которые входят в контакт 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 твердый литиевый корпус является литиевым контейнером и определяющим приблизительно в центре литиевого контейнера 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 причем
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, подсоединенный 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 любом из видов: аэрозоля, капель, потоков или выделений, которые обволакивают стенки дополнительной нейтронной защитой по меньшей мере достаточной толщины, чтобы разрешить абляцию в течение периода интенсивного нагрева.
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 рециркулируется для дальнейшего использования,
вторичную ловушку, охватывающую реакционный сосуд и упомянутую теплообменную систему,
опорную систему для замораживания и формования контейнеров,
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 контейнер,
систему для инжекции контейнеров, загруженных топливом, в камеру, хронированной с прибытием пучка зажигания, и
систему хронирования, активируемую динамикой контейнеров, так что ускорительная система соответственно активируется.
7. Система ускорения частиц, содержащая
сборку источников для испускания потока изотопических слагов, причем каждый слаг содержит цепочку микросгустков,
по меньшей мере одну РЧ (радиочастотную) секцию ускорителя для приема слагового потока и фокусировки, ускорения и слияния слагового потока вплоть до образования множества сильноточных параллельных слаговых цепочек,
телескопер для приема множества сильноточных параллельных слаговых цепочек и испускания разных изотопных разновидностей в единый канал транспортировки пучка общей жесткости, чтобы упомянутые разновидности достигали мишени для термоядерного синтеза в заданной 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 упомянутого 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, заданные запрограммированной временной последовательностью, и для увеличения среднего тока слага, и
множество дополнительных РЧ секций, в которых два входящих пучка 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, так чтобы постепенно выровнять два сливаемых пучка в один пучок на общей оси.
10. Система по п.7, в которой телескопер содержит секцию ускорителя, имеющую по меньшей мере один импульсно-переключаемый магнит,
причем система дополнительно содержит объединитель для объединения множества пучков в поперечном фазовом пространстве, по мере того как они выходят из телескопера, в единый пучок,
причем упомянутая система дополнительно содержит
линию задержки между слагами для сортировки последовательных секций пучка, снабженных временными зазорами между секциями, путем стробирования испускания источника ионов или приложения 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, как 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 в канале транспортировки пучка, так что 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 запрограммирована координировать ускорение множества 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. Возбудитель для системы тяжелоионного синтеза, содержащий
систему ускорения частиц по п.7,
линию задержки для перекомпоновки слагов пучков так, чтобы собирать малые отдельные разновидности между слагами и сортировать слаги в параллельные каналы транспортировки пучка способом, который приводит к меньшему разбросу импульса при фокусировке на мишени,
линию задержки для устранения по меньшей мере части расстояния между центрами последовательных слагов,
контроллер для управления прибытием слагов на мишени из термоядерного топлива в заданных реакционных камерах согласно заданному расписанию,
по меньшей мере один сглаживатель для придания заданных дифференциалов скорости микросгусткам слагов на заданных расстояниях перед каждой из реакционных камер,
вобулятор для быстрого закручивания пятна пучка вокруг мишени из термоядерного топлива в целях нагревания круговой области мишени со сглаженной плотностью вложения энергии в мишени из термоядерного топлива, и
по меньшей мере один набор линз окончательной фокусировки для фокусировки пучка на мишень из термоядерного топлива.
13. Возбудитель по п.12, в котором линия задержки для устранения расстояния между последовательными изотопическими слагами содержит линию задержки изотоп-изотоп (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 из слагов увеличивается, и длина каждого из слагов уменьшается,
причем HDL содержит множество катушек (витков), причем длина каждой катушки (витка) приблизительно равна расстоянию между центрами последовательных слагов,
причем первый слаг в слаговой цепочке проходит полную длину HDL до своей 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. Возбудитель 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
причем все изотопические разновидности используют один набор каналов транспортировки пучка от линии задержки изотоп-изотоп (HDL) к отдельному сглаживателю в каждой из реакционных камер, и
причем сглаживатель содержит одну или более 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 приблизительно постоянной в ходе транспортировки по каналам транспортировки пучка к мишени для термоядерного синтеза, в результате чего отдельные микросгустки становятся более длинными узкими эллипсами, когда они одновременно достигают мишени для термоядерного синтеза, и объединенное действие растяжения отдельных микросгустков во время сближения и в конечном счете одного в другой в физическом пространства и одного поверх другого в продольном фазовом пространстве приводит к усилению полного тока, для достижения желаемой формы полного тока пучка на мишени за счет регулировки параметров и хронирования сглаживающего ускорителя.
15. Возбудитель 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 ионов импульса сжатия, обеспечивает промежуток времени между двумя импульсами, который можно использовать для включения или выключения вобулятора,
причем использование более медленных ионов для импульса быстрого зажигания по сравнению с скоростью ионов импульса сжатия обеспечивает промежуток во времени между двумя импульсами, которые могут быть использованы для включения и выключения вобуляции.
16. Энергетическая система тяжелоионного синтеза, содержащая
по меньшей мере, один возбудитель по п.12 по меньшей мере,
по меньшей мере одну реакционную камеру по п.1,
множество входных каналов, проникающих в упомянутую одну реакционную камеру, и
множество каналов транспортировки пучка для доставки импульсов пучков тяжелых ионов в реакционную камеру от по меньшей мере упомянутого возбудителя, причем множество пучков входит в упомянутую реакционную камеру через множество входных каналов и контактирует с топливной таблеткой через упомянутый 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 выдачи магнитного поля, создаваемого магнитами, за пределы 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 из реакций термоядерного синтеза для производства множеств желаемых изотопических материалов, генерирования пучков нейтронов для исследовательских и медицинских применений, содержащий этапы, на которых
испускают поток изотопических слагов по параллельным каналам от коллектора, вмещающего множественные источники ионов, причем каждый источник ионов в коллекторе вырабатывает один из последовательности различных изотопов, причем источник ионов для каждого слага хронирован так, чтобы слаги упомянутого потока проникали через функциональную плоскость, перпендикулярную их путям, в запрограммированной временной последовательности,
вводят согласованные группы параллельных слагов в ускоряющую колонну HVDC, содержащую множество электродов, каждый из которых снабжен отдельным отверстием для каждого изотопического слага, причем множество 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 линейного ускорителя преобразует слаговые импульсы постоянного тока в слаговые импульсы, содержащие микросгустки, упомянутые 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 множества параллельных источников коллектора, причем полное количество потоков из множественных источников коллектора уменьшается до образования заранее определенного множества сильноточных параллельных слаговых цепочек,
посредством телескопера принимают упомянутое множество сильноточных параллельных слаговых цепочек и ускоряют изотопические слаги за счет множества 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, так чтобы разные изотопные разновидности в цепочках слагов достигали мишени для термоядерного синтеза в указанной последовательности,
приема, посредством объединителя, упомянутого множества сильноточных параллельных слаговых цепочек во множество магнитных каналов транспортировки пучка, которые маршрутизируют слаговые цепочки на множество магнитных переключателей, причем комбинация магнитных переключателей инжектирует множество 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 управляется для придания дифференциальных скоростей микросгусткам в слаге так, что микросгустки концентрируются и слаги сжимаются в направлении пучка, пока они не достигнут разнесения между микросгустками, предписанного для каждого изотопического слага,
принимают цепочки слагов с упомянутым разнесением в по меньшей мере одном РЧ остановщике концентрирования, удаляют дифференциалы скорости между пучками 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 упомянутых реакционных камерах согласно заданному расписанию посредством центрального контроллера и активаторов хронирования в источниках ионов и РЧ энергетических системах,
придают заданные дифференциалы скорости микросгусткам слагов на заданных расстояниях от 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 упомянутого возбудителя посредством множества каналов транспортировки пучка, причем упомянутое множество пучков входит в реакционную камеру через множество входных каналов и контактирует с топливной таблеткой через по меньшей мере один канал, включают подходящие порции реакционной камеры материалами, которые должны быть превращены в множества желаемых изотопов, и обеспечивают средство, которое удаляет тепло, генерируемое в упомянутых материалах и их продуктах превращения.