ПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ РЕАКЦИЙ УПРАВЛЯЕМОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА

1. Система для извлечения энергии из реакций управляемого термоядерного синтеза, включающая
а) центральную камеру мишени для размещения материала мишени термоядерного синтеза;
б) множество генераторов энергии, по меньшей мере в количестве шести, расположенных вокруг внешней стороны камеры мишени так, чтобы подавать энергию на материал мишени термоядерного синтеза в камере для инициирования в указанном материале реакции управляемого термоядерного синтеза, высвобождающей энергию в форме термоядерной плазмы и тепла;
в) причем генераторы энергии ориентированы так, чтобы подавать электромагнитную энергию на материал мишени термоядерного синтеза симметричным образом в трех измерениях, вокруг сферической капсулы материала мишени термоядерного синтеза;
г) множество средств извлечения энергии из реакции термоядерного синтеза, включая
1) средства извлечения энергии постоянного тока высокого напряжения из указанной термоядерной плазмы и
2) средства извлечения тепловой энергии из центральной камеры мишени.
2. Система по п.1, где каждый из множества генераторов энергии генерирует импульс рентгеновского излучения для инициирования реакции управляемого термоядерного синтеза в материале мишени термоядерного синтеза.
3. Система по п.1, где каждый из множества генераторов энергии включает единое устройство, которое генерирует как (а) импульс рентгеновского излучения для инициирования реакции управляемого термоядерного синтеза в материале мишени термоядерного синтеза, чтобы вызвать высвобождение энергии в форме термоядерной плазмы и тепла, так и (б) радиочастотную энергию для нагрева материала мишени термоядерного синтеза.
4. Система по п.2, дополнительно включающая
а) аподизирующую конструкцию, связанную с каждым из множества генераторов энергии, для изменения формы волнового фронта импульса рентгеновского излучения таким образом, чтобы он был вогнутым со стороны материала мишени термоядерного синтеза;
б) аподизирующую конструкцию, представляющую собой либо
1) твердый объект переменной толщины вдоль направления импульса рентгеновского излучения, причем толщина аподизирующего фильтра больше вблизи центра волнового фронта импульса рентгеновского излучения, чем у краев указанного волнового фронта, либо
2) дифракционный оптический компонент.
5. Система по п.3, дополнительно включающая
а) аподизирующую конструкцию, связанную с каждым из множества генераторов энергии, для изменения формы волнового фронта импульса рентгеновского излучения таким образом, чтобы он был вогнутым со стороны материала мишени термоядерного синтеза;
б) аподизирующую конструкцию, представляющую собой либо
1) твердый предмет переменной толщины вдоль направления импульса рентгеновского излучения, причем толщина аподизирующего фильтра больше вблизи центра волнового фронта импульса рентгеновского излучения, чем у краев указанного волнового фронта, либо
2) дифракционный оптический компонент.
6. Система по любому из пп.1-4, где указанное множество генераторов энергии получают питание от средства накопления энергии; указанное средство накопления энергии получает энергию от
а) первого источника питания, обеспечивающего энергию запуска и подпитки, и
б) второго источника питания, получающего энергию от постоянного тока высокого напряжения, извлекаемого из указанной термоядерной плазмы;
где указанная энергия запуска представляет собой полную энергию, требуемую для инициирования реакции термоядерного синтеза, а энергия подпитки представляет собой энергию, которую добавляют к энергии от второго источника питания для поддержания протекания реакции термоядерного синтеза.
7. Система по любому из пп.1-5, где в качестве источника рентгеновского излучения каждого из множества генераторов энергии применяют любое из следующих веществ в газообразном состоянии: кислород, азот, неон, аргон, криптон, радон, висмут, ртуть и уран, или их сочетание.
8. Система по любому из пп.1-5, где энергия источника рентгеновского излучения каждого из множества генераторов энергии составляет от приблизительно 200 эВ до 100 КэВ.
9. Система по любому из пп.1-5, где в качестве излучающей среды каждого из множества генераторов энергии применяют любой из элементов с атомным номером от 7 до 93, или любое их сочетание.
10. Система по п.1, где каждый из множества генераторов энергии включает источник рентгеновского излучения, включающий цилиндрическую триодную электронную трубку с полым центральным анодом вдоль главной оси трубки, сеткой и катодом, расположенными радиально относительно анода, причем источник рентгеновского излучения сконструирован таким образом, что взаимное расположение сетки и катода образует круглый волновод, поддерживающий поперечную электрическую волну; каждый из указанных генераторов энергии сконструирован таким образом, что
а) катод и сетка образуют электронную пушку бегущей волны, которая генерирует радиально симметричную сжимающуюся бегущую волну, которая распространяется со скоростью света вдоль линейной оси каждого указанного генератора энергии и представляет собой поперечную электрическую волну;
б) радиально симметричная сжимающуюся бегущая волна перемещается вдоль анода со скоростью света и обладает энергией, достаточной для того, чтобы электроны проникали в стенку анода и создавали зону тормозного излучения и электронов; данная зона перемещается как волновой фронт вдоль внутреннего полого пространства анода со скоростью света; внутреннее пространство анода заполнено излучающей средой, которая полностью ионизирована перемещающейся зоной тормозного излучения и электронным волновым фронтом, и
в) энергия перемещающейся зоны тормозного излучения и электронного волнового фронта накачивается энергией, содержащейся в распределенной межэлектродной емкости катода, или указанной энергией, содержащейся в распределенной межэлектродной емкости и сетке, и от внешнего средства накопления энергии.
11. Система по п.10, где указанное внешнее средство накопления энергии включает коаксиальный конденсатор, намотанный концентрическими витками на внешнюю поверхность катода.
12. Система по п.10, где энергия перемещающейся зоны тормозного излучения и электронного волнового фронта линейно накачивается энергией, содержащейся в распределенной межэлектродной емкости катода, или указанной энергией, содержащейся в распределенной межэлектродной емкости и сетке, и от внешнего средства накопления энергии.
13. Система по п.10, где
а) источник рентгеновского излучения также генерирует импульс высокого напряжения на выходном конце анода и
б) указанный импульс высокого напряжения применяют для получения радиочастотного нагревательного импульса для нагрева материала мишени термоядерного синтеза с помощью средства, генерирующего радиочастотное излучение, включающего объемный резонатор и электронную пушку, присоединенную к выходному концу анода источника рентгеновского излучения, чтобы получить фазово-когерентный импульс радиочастотной энергии, совпадающий с импульсом рентгеновского излучения.
14. Система по п.6, где в указанном первом источнике питания применяют трансформатор с электронной связью для генерирования импульса высокого напряжения, совместимого с и добавляемого к энергии, генерируемой указанным вторым источником питания.
15. Система по п.14, где указанный трансформатор с электронной связью включает
а) цилиндрическую триодную электронную трубку со сплошным центральным анодом вдоль главной оси трубки, сеткой и катодом, расположенными радиально относительно анода, причем трансформатор с электронной связью сконструирован таким образом, что напряжение, измеряемое на выходной клемме, возрастает как функция распространяющегося электронного пучка, где
1) катод и сетка образуют электронную пушку бегущей волны, которая генерирует радиально симметричную сжимающуюся бегущую волну, которая распространяется со скоростью света вдоль линейной оси каждого указанного генератора энергии и представляет собой поперечную электрическую волну;
2) радиально симметричная сжимающаяся бегущая волна перемещается вдоль анода со скоростью света и обладает энергией, достаточной для того, чтобы электроны проникали в стенку анода и создавали зону тормозного излучения и электронов; данная зона перемещается как волновой фронт вдоль анода со скоростью света;
б) катод и сетка образуют электронную пушку бегущей волны, которая генерирует радиально симметричную сжимающуюся бегущую волну, которая распространяется со скоростью света вдоль линейной оси конструкции и представляет собой поперечную электрическую волну;
в) радиально симметричная сжимающаяся бегущая волна перемещается вдоль анода со скоростью света и передает свою энергию аноду и
г) энергия трансформатора с электронной связью накачивается энергией, содержащейся в распределенной межэлектродной емкости катода, или указанной энергией, содержащейся в распределенной межэлектродной емкости и сетке, и от внешнего средства накопления энергии.
16. Система по п.15, где указанное внешнее энергетическое средство включает коаксиальный конденсатор, намотанный концентрическими витками на внешнюю поверхность катода.
17. Система по п.15, где энергия трансформатора с электронной связью линейно накачивается энергией, содержащейся в распределенной межэлектродной емкости катода, или указанной энергией, содержащейся в распределенной межэлектродной емкости и сетке, и от внешнего средства накопления энергии.
18. Система по п.13, где средство, генерирующее радиочастотное излучение, каждого из множества генераторов энергии включает осциллятор с виртуальным катодом, с центральным отверстием в катоде электронной пушки, причем указанное центральное отверстие обеспечивает прохождение импульса рентгеновского излучения через вышеупомянутый катод.
19. Система по п.13, где средство, генерирующее радиочастотное излучение, каждого из множества генераторов энергии включает цилиндрическую дрейфовую трубку, образующую магнитно-изолированный линейный осциллятор с центральным отверстием в катоде электронной пушки, которое обеспечивает прохождение импульса рентгеновского излучения через вышеупомянутый катод.
20. Система по п.18 или 19, где средство, генерирующее радиочастотное излучение, автоматически последовательно запускается после начала импульса рентгеновского излучения посредством внутренних взаимосвязанных элементов генератора энергии.
21. Система по п.19, где
а) дрейфовая трубка имеет геометрию периодической дифракционной решетки на внутренней поверхности указанной трубки;
б) периодичность и форма дифракционной решетки и энергия падающего электронного пучка определяют спектр частот выходного сигнала радиочастотного излучения магнитно-изолированного линейного осциллятора и
в) энергия электронного пучка превышает 100000 эВ.
22. Система по п.20, где
а) дрейфовая трубка имеет геометрию периодической дифракционной решетки на внутренней поверхности указанной трубки;
б) периодичность и форма дифракционной решетки и энергия падающего электронного пучка определяют спектр частот выходного сигнала радиочастотного излучения магнитно-изолированного линейного осциллятора и
в) энергия электронного пучка превышает 100000 эВ.
23. Способ извлечения энергии из реакций управляемого термоядерного синтеза, включающий
а) обеспечение центральной камеры мишени для размещения материала мишени термоядерного синтеза;
б) размещение множества генераторов энергии, по меньшей мере в количестве шести, вокруг внешней стороны камеры мишени, для того чтобы подавать энергию на материал мишени термоядерного синтеза в камере для инициирования в указанном материале реакции управляемого термоядерного синтеза, высвобождающей энергию в форме термоядерной плазмы и тепла; причем генераторы энергии ориентируют так, чтобы подавать электромагнитную энергию на материал мишени термоядерного синтеза симметричным образом в трех измерениях, вокруг сферической капсулы материала мишени термоядерного синтеза;
в) обеспечение множества средств извлечения энергии из реакции термоядерного синтеза, включая
1) обеспечение средств извлечения энергии постоянного тока высокого напряжения из указанной термоядерной плазмы и
2) обеспечение средств извлечения тепловой энергии от центральной камеры мишени.
24. Способ по п.23, где
а) каждый из множества генераторов энергии генерирует импульс рентгеновского излучения для инициирования реакции управляемого термоядерного синтеза в материале мишени термоядерного синтеза и
б) способ дополнительно включает изменение формы волнового фронта импульса рентгеновского излучения таким образом, чтобы он был вогнутым со стороны материала мишени термоядерного синтеза, посредством аподизирующей конструкции, представляющей собой либо дифракционный оптический компонент, либо твердый объект переменной толщины вдоль направления импульса рентгеновского излучения; причем толщина аподизирующего фильтра больше вблизи центра волнового фронта импульса рентгеновского излучения, чем у краев указанного волнового фронта.
25. Трансформатор с электронной связью для генерирования импульса постоянного тока высокого напряжения, включающий
а) цилиндрическую триодную электронную трубку со сплошным центральным анодом вдоль главной оси трубки, сеткой и катодом, расположенными радиально относительно анода, причем трансформатор с электронной связью сконструирован таким образом, что напряжение, измеряемое на выходной клемме, возрастает как функция распространяющегося электронного пучка, где
1) катод и сетка образуют электронную пушку бегущей волны, которая генерирует радиально симметричную сжимающуюся бегущую волну, которая распространяется со скоростью света вдоль линейной оси каждого указанного генератора энергии и представляет собой поперечную электрическую волну;
2) радиально симметричная сжимающаяся бегущая волна перемещается вдоль анода со скоростью света, допуская нарастание напряжения вдоль длины анода синхронно с перемещением электронного пучка радиально симметричной сжимающейся бегущей волны;
б) катод и сетка образуют электронную пушку бегущей волны, которая генерирует радиально симметричную сжимающуюся бегущую волну, которая распространяется со скоростью света вдоль линейной оси конструкции и представляет собой поперечную электрическую волну;
в) радиально симметричная сжимающаяся бегущая волна перемещается вдоль анода со скоростью света и передает свою энергию аноду и
г) энергия трансформатора с электронной связью накачивается энергией, содержащейся в распределенной межэлектродной емкости катода, или указанной энергией, содержащейся в распределенной межэлектродной емкости и сетке, и от внешнего средства накопления энергии.
26. Система по п.25, где указанное внешнее энергетическое средство включает коаксиальный конденсатор, намотанный концентрическими витками на внешнюю поверхность катода.
27. Система по п.25, где энергия распространяющегося волнового фронта линейно накачивается энергией, содержащейся в распределенной межэлектродной емкости катода, или указанной энергией, содержащейся в распределенной межэлектродной емкости и сетке, и от внешнего устройства накопления энергии.
28. Система по п.4 или 5, где аподизирующая конструкция представляет собой твердый объект переменной толщины вдоль направления импульса рентгеновского излучения, причем толщина аподизирующего фильтра больше вблизи центра волнового фронта импульса рентгеновского излучения, чем у краев указанного волнового фронта.
29. Способ по п.24, где изменение формы волнового фронта импульса рентгеновского излучения, чтобы он был вогнутым со стороны материала мишени термоядерного синтеза, осуществляют посредством аподизирующей конструкции, представляющей собой твердый объект переменной толщины вдоль направления импульса рентгеновского излучения; причем толщина аподизирующего фильтра больше вблизи центра волнового фронта импульса рентгеновского излучения, чем у краев указанного волнового фронта.
30. Дрейфовая трубка, включающая
а) полый цилиндрический проводящий элемент, причем указанный элемент имеет поверхностную дифракционную решетку на внутренней поверхности полого цилиндрического элемента;
б) указанная поверхностная дифракционная решетка имеет определенный шаг и угол блеска, так что когда ближайший пучок релятивистских электронов из источника пучка электронов пересекает внутреннее пространство полого элемента, указанный пучок идет по касательной к наиболее внутренним точкам поверхности внутренней поверхностной дифракционной решетки вдоль центральной оси полого элемента;
в) концы дрейфовой трубки закруглены для сведения к минимуму повышения электростатического напряжения и
г) взаимодействие электронного пучка с указанными наиболее внутренними точками поверхности генерирует прогнозируемое радиочастотное излучение, согласно эффекту Смита-Перселла.
31. Дрейфовая трубка по п.30, где поверхностная дифракционная решетка включает непрерывную поверхность, снабженную резьбой с шагом, равным шагу указанной поверхности дифракционной решетки, и профилем резьбы, соответствующим указанному углу блеска.
32. Дрейфовая трубка по п.30, где дрейфовая трубка электрически изолирована от источника электронного пучка, и она может "плавать", независимо от естественного увеличения напряжения полого элемента.