Fuzor

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Fuzor kućne izvedbe.[1]

Fuzor je uređaj koji koristi električno polje za zagrijavanje iona na stanja adekvatna za nuklearnu fuziju. Mašina ima napon između dva metalna kaveza unutar vakuuma. Pozitivni ioni padaju niz ovaj pad napona, ubrzavajući se. Ako se sudare u centru, onda mogu fuzirati. Ovo je tip uređaja za inercijalno elektrostatsko stješnjavanje.

Farnsworth–Hirschov fuzor je najčešći tip fuzora.[2] Ovaj dizajn je nastao radom Philo T. Farnswortha 1964. godine i Robert L. Hirscha 1967. godine.[3][4] Prethodnu varijantu fuzora izglasali su William Elmore, James L. Tuck i Ken Watson na Los Alamos National Laboratory[5] iako oni nisu nikad napravili uređaj.

Fuzore su pravile razne institucije, između kojih Univerzitet Wisconsin–Madison,[6] Massachusetts Institute of Technology[7] te vladini subjekti, poput Atomic Energy Organization of Iran i Turkish Atomic Energy Authority.[8][9] Fuzori su također bili razvijani komercijalno, kao izvori neutrona od strane DaimlerChrysler Aerospace[10] te kao metoda za generisanje medicinskih izotopa.[11][12][13] Fuzori su također postali veoma popularni za hobiste i amatere. Rastući broj amatera je izveo nuklearnu fuziju koristeći jednostavnu fuzor-mašinu.[14][15][16][17][18][19]

Mehanizam[uredi | uredi izvor]

Za svaki volt koji je ion od ±1 naboja ubrzan prijeko, dobija se 11.604 kelvina temperature. Naprimjer, tipična magnetno-stiješnjena fuzijska plazma je 15 keV, odnosno 170 megakelvina. Ion sa nabojem od jedan može dostići ovu temperaturu bivajući ubrzan preko pada napona od petnaest hiljada. Kod fuzora, pad napona je napravljen sa žičanim kavezom. Zbog toga što većina iona upada u žice kaveza, fuzori trpe velike kondukcijske gubitke. Zato, nijedan fuzor nije nikad uspio napraviti veću energiju od one koju troši.


Historija[uredi | uredi izvor]

U.S. Patent 3.386.883 - fuzor — Slika sa Farnsworths, na 4. juni. 1968. Ovaj uređaj ima unutarnji kavez da napravi polje, te četiri ionska pištolja spolja.

Fuzor je prvobitno osmislio Philo T. Farnsworth, poznatiji zbog svog pionirskog rada u televiziji. U ranim 1930-tim, on je istaživao veliki broj vakuumskih cijevi za korištenje u televiziji, te našao jednu koja je imala interesantan učinak. U ovom dizajnu, koji je on zvao "multipaktor", elektroni koji su se pomjerali s jedne elektrode na drugu bili su zaustavljeni u međuletu sa odgovarajućom primjenom visokofrekventnog magnetnog polja. Naboj bi se kasnije akumulirao u centru cijevi, vodeći do visoke amplifikacije. Nažalost, također je vodio do visoke erozije na elektrodama kada su ih elektroni eventualno pogađali, te je danas multipaktor učinak generalno smatran problemom koji se izbjegava.

Ono što je posebno zanimalo Farnswortha oko uređaja bila je njegova sposobnost za stješnjavanje elektrona na određenu tačku. Jedan od najvećih problema u istraživanju fuzije jeste sprječavanje toplog goriva od udaranja o zidove posude. Ako je ovo dopušteno da se dogodi, gorivo ne može biti držano dovoljno vrućim za fuzijsku reakciju da se desi. Farnsworth je obrazložio da je mogao sagraditi sistem elektrostatičkog plazmatičnog stješnjavanja u kojem bi "zidna" polja reaktora bili elektroni ili ioni držani u mjestu odstrane multipaktora. Gorivo bi moglo onda biti ubačeno preko zida, te jednom unutra bilo bi zarobljeno. On je nazvao ovaj koncept virtualna elektroda, te sistem u cjelini fuzor.

Dizajn[uredi | uredi izvor]

Farnsworthov originalni dizajn fuzora bio je zasnovan na cilindričnim rasporedima elektroda, poput originalnih multipaktora. Gorivo je bilo ionizirano i onda paljeno malim ubrzavačima kroz rupe u vanjskim (fizičkim) elektrodama. Jednom su bile ubrzane kroz rupu prema unutrašnjem reakcijskom području sa velikim brzinama. Elektrostatički pritisak sa pozitivno nabijenih elektroda držao bi gorivo kao cjelinu van zidova odaje, te utjecaji sa novih iona bi držali najtopliju plazmu u centru. On je tvrdio da je ovo inercijalno elektrostatičko stješnjavanje, pojam koji se i danas koristi.

Rad u laboratorijima Farnsworth Television[uredi | uredi izvor]

Čitav ovaj rad uzeo je mjesto na Farnsworth Television laboratorijima, koje je kupila 1949. ITT Corporation, kao dio svog plana da postane sljedeći RCA. Ipak, projekak istraživanja fuzije nije bio smatran profitabilnim odmah. Godine 1965, odjel direktora počeo je tražiti od Geneena da proda diviziju Farnsworth, ali on je imao svoj budžet iz 1966. odobren za finansiranje do sredine 1967. Daljnje finansiranje je odbijeno, što je završilo ITT-ove eksperimente sa fuzijom.

Stvari su se izmijenile dramatično sa dolaskom Roberta Hirscha, te uvođenja modificiranog Hirsch-Meeks fuzorskog patenta.[potreban citat] Novi fuzori zasnovani na Hirschovom dizajnu bili su prvi konstruirani između 1964. i 1967.[3] Hirsch je objavio svoj dizajn u novinama 1967. Njegov dizajn uključivao je ionske zrake za gađanje iona u vakuumskoj odaji.[3]

Tim se onda vratio na AEC, tada s razlogom finansiranja istraživanja fuzije, te ih obezbijedio sa demonstrativnim uređajem ugrađenim na "serving cart" koji je proizvodio više fuzije nego bilo koji postojeći "klasični" uređaj. Očevici su bili iznenađeni, ali je tajming bio loš; Hirsch je osobno nedavno otkrio odlične uspjehe koje su napravili Sovjeti koristeći tokamak. U odgovoru na ovaj iznenađujući razvoj, AEC je odlučio da koncentrira ulaganja na velike tokamak projekte, te reducira podršku za alternativne koncepte.

Nedavni razvoj[uredi | uredi izvor]

U ranim 1980-tim, razočarani sporim razvojem "velikih mašina", veliki broj fizičara uzeo je svježi pogled na alternativne dizajne. George H. Miley na Univerzitetu u Illinoisu usredotočio se na fuzor i ponovo ga uveo u polje istraživanja. Mali ali spreman interes za fuzorima počeo je otad. Važan razvoj bio je uspješna komercijalna predstava generatora neutrona zasnovanom na fuzoru. Od 2006. do njegove smrti 2007, Robert W. Bussard davao je govore vezane za reaktor sličan po dizajnu na fuzor, sada nazvan polywell, za koji je tvrdio da bi bio u mogućnosti djelovati kao koristan generator energije.[20] Nedavno, fuzor je dobio popularnost među amaterima, koji ih biraju kao domaće prijekte zbog njihovog relativno malog prostora, novca, te zahtjeva energije. Internetska društvena mreža "fuzionera", The Open Source Fusor Research Consortium, ili Fusor.net, posvećena je prijavljivanju razvoja u svijetu fuzora i pomaganjem drugim amaterima u njihovima projektima. Sajt sadrži forume, članke i novine vezane za fuzore, uključujući Farnsworthov originalni patent, kao i Hirschov patent njegove verzije otkrića.[21]

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ blogspot.com - Will's Amateur Science and Engineering: Fusion Reactor's First Light!, Feb 2010 (from blog)
  2. ^ "Biography of Philo Taylor Farnsworth". University of Utah Marriott Library Special Collections. Arhivirano s originala, 21 Oktobar 2013. Pristupljeno 2007-07-05.  Nepoznat parametar |url-status= ignorisan (pomoć); Provjerite vrijednost datuma kod: |archivedate= (pomoć)
  3. ^ a b c Robert L. Hirsch, "Inertial-Electrostatic Confinement of Ionized Fusion Gases", Journal of Applied Physics, v. 38, no. 7, October 1967
  4. ^ P. T. Farnsworth (private communication, 1964)
  5. ^ "On the Inertial Electrostatic Confinement of a Plasma" William Elmore, James Tuck and Ken Watson, The Physics of Fluids, January 30, 1959
  6. ^ Ion Flow and Fusion Reactivity, Characterization of a Spherically convergent ion Focus. PhD Thesis, Dr. Timothy A Thorson, Wisconsin-Madison 1996.
  7. ^ Improving Particle Confinement in Inertial electrostatic Fusion for Spacecraft Power and Propulsion. Dr. Carl Dietrich, PhD Thesis, the Massachusetts Institute of Technology, 2007
  8. ^ "Preliminary Results of Experimental Studies from Low Pressure Inertial Electrostatic Confinement Device" Journal of Fusion Energy, May 23, 2013
  9. ^ "Experimental Study of the Iranian Inertial Electrostatic Confinement Fusion Device as a Continuous Neutron Generator" V. Damideh, A. Sadighzadeh, Koohi, Aslezaeem, Heidarnia, Abdollahi, Journal of Fusion Energy, June 11, 2011
  10. ^ Greška kod citiranja: Nevaljana oznaka <ref>; nije naveden tekst za reference s imenom DC
  11. ^ "Phoenix Nuclear Labs meets neutron production milestone", PNL press release May 1, 2013, Ross Radel, Evan Sengbusch
  12. ^ http://shinemed.com/products/, SHINE medical inc, accessed 1-20-2014
  13. ^ http://www.nsd-fusion.com
  14. ^ Hull, Richard. "The Fusor List." The Open Source Fusor Research Consortium II - Download Complete Thread. 58. http://fusor.net/board/viewtopic.php?t=13&f=7&sid=4d8521abbea0401b7c9ee0d4a6b09d6e#p512, 24 Apr. 2013.
  15. ^ http://discovermagazine.com/2010/extreme-universe/18-do-it-yourself-basement-fusion "How to Build a $1000 Fusion Reactor in Your Basement" Discovery Magazine March 2010
  16. ^ http://spectrum.ieee.org/energy/nuclear/fusion-on-a-budget "Fusion on a Budget" IEEE Specturm March 2009
  17. ^ http://www.bbc.co.uk/news/10385853 "Extreme DIY: Building a homemade nuclear reactor in NYC" BBC June 2010
  18. ^ http://robofusor.aditl.com/ Archived 16 September 2014[Date mismatch] at the Wayback Machine. "THE HAYLETT NUCLEAR FUSION PROJECT" Accessed 9/15/2014
  19. ^ http://www.cnet.com/news/13-year-old-builds-working-nuclear-fusion-reactor/ "13-year-old builds working nuclear fusion reactor" CNET news, March 2014
  20. ^ "The Advent of Clean Nuclear Fusion: Super-performance Space Power and Propulsion" Archived 29 September 2011[Date mismatch] at the Wayback Machine., Robert W. Bussard, Ph.D., 57th International Astronautical Congress, October 2–6, 2006
  21. ^ fusor.net

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • Reducing the Barriers to Fusion Electric Power; G. L. Kulcinski and J. F. Santarius, October 1997 Presented at "Pathways to Fusion Power", submitted to Journal of Fusion Energy, vol. 17, No. 1, 1998. (Abstract in PDF)
  • Robert L. Hirsch, "Inertial-Electrostatic Confinement of Ionized Fusion Gases", Journal of Applied Physics, v. 38, no. 7, October 1967
  • Irving Langmuir, Katharine B. Blodgett, "Currents limited by space charge between concentric spheres" Physical Review, vol. 24, No. 1, pp49–59, 1924
  • R. A. Anderl, J. K. Hartwell, J. H. Nadler, J. M. DeMora, R. A. Stubbers, and G. H. Miley, Development of an IEC Neutron Source for NDE, 16th Symposium on Fusion Engineering, eds. G. H. Miley and C. M. Elliott, IEEE Conf. Proc. 95CH35852, IEEE Piscataway, New Jersey, 1482–1485 (1996).
  • "On the Inertial-Electrostatic Confinement of a Plasma" William C. Elmore, James L. Tuck, Kenneth M. Watson, The Physics of Fluids v. 2, no 3, May–June, 1959
  • D-3He Fusion in an Inertial Electrostatic Confinement DevicePDF (142 KB); R. P. Ashley, G. L. Kulcinski, J.F. Santarius, S. Krupakar Murali, G. Piefer; IEEE Publication 99CH37050, pg. 35-37, 18th Symposium on Fusion Engineering, Albuquerque NM, 25–29 October 1999.
  • G. L. Kulcinski, Progress in Steady State Fusion of Advanced Fuels in the University of Wisconsin IEC Device, March 2001
  • Fusion Reactivity Characterization of a Spherically Convergent Ion Focus, T.A. Thorson, R.D. Durst, R.J. Fonck, A.C. Sontag, Nuclear Fusion, Vol. 38, No. 4. str. 495, April 1998. (abstract)
  • Convergence, Electrostatic Potential, and Density Measurements in a Spherically Convergent Ion Focus, T. A. Thorson, R. D. Durst, R. J. Fonck, and L. P. Wainwright, Phys. Plasma, 4:1, January 1997.
  • R. W. Bussard and L. W. Jameson, "Inertial-Electrostatic Propulsion Spectrum: Airbreathing to Interstellar Flight", Journal of Propulsion and Power, v 11, no 2. The authors describe the proton — Boron 11 reaction and its application to ionic electrostatic confinement.
  • R. W. Bussard and L. W. Jameson, "Fusion as Electric Propulsion", Journal of Propulsion and Power, v 6, no 5, September–October, 1990 (This is the same Bussard who conceived the Bussard Ramjet widely used in science-fiction for interstellar rocketry)
  • Todd H. Rider, "A general critique of inertial-electrostatic confinement fusion systems", M.S. thesis at MIT, 1994.
  • Todd H. Rider, "Fundamental limitations on plasma fusion systems not in thermodynamic equilibrium", Ph. D. thesis at MIT, 1995.
  • Todd H. Rider, "Fundamental limitations on plasma fusion systems not in thermodynamic equilibrium" Physics of Plasmas, April 1997, Volume 4, Issue 4, str. 1039–1046.
  • Could Advanced Fusion Fuels Be Used with Today's Technology?; J.F. Santarius, G.L. Kulcinski, L.A. El-Guebaly, H.Y. Khater, January 1998 [presented at Fusion Power Associates Annual Meeting, 27–29 August 1997, Aspen CO; Journal of Fusion Energy, Vol. 17, No. 1, 1998, str. 33].
  • R. W. Bussard and L. W. Jameson, "From SSTO to Saturn's Moons, Superperformance Fusion Propulsion for Practical Spaceflight", 30th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, 27–29 June 1994, AIAA-94-3269
  • Robert W. Bussard presentation video to Google Employees — Google TechTalks, 9 November 2006.
  • "The Advent of Clean Nuclear Fusion: Super-performance Space Power and Propulsion", Robert W. Bussard, Ph.D., 57th International Astronautical Congress, 2–6 October 2006.

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]