專利名稱:在真空中提供沖擊的方法
在真空中提供沖擊的方法
在1960年代和1970年代，人們研究了沖擊產(chǎn)生核聚變能量的可能性，就是將子彈以 1000公里/秒的極端快速度射擊到目標(biāo)。然而，以這樣的速度發(fā)射一顆具有 10毫克質(zhì)量的子彈是極端困難。那時(shí)及現(xiàn)在，最合理的方法是將帶電荷的子彈在改造后的粒子加速器中加速。不幸的是，一個(gè)宏觀物體所能帶的電荷量受自我排斥的限制，容易造成突然爆裂和因場效應(yīng)原子從物體表面蒸發(fā)。宏觀物體所能承受的加速度和振動(dòng)也是一個(gè)限制因素。即使用最樂觀的估計(jì)，用一個(gè)理想的鉆石作為“子彈”，加速器的必要長度是> 100公里。另一種方法是使用微粒集群(此處也稱為粒子或顆粒)或重離子來取代單一子彈，這將減少加速器的長度。不幸的是，這一戰(zhàn)略存在多個(gè)問題，包括需要非常高功率的加速器。
然而，核聚變反應(yīng)堆在太空中所能用的設(shè)計(jì)參數(shù)不實(shí)用于地球上。如果可以有一個(gè)非常長的真空空間，中微型的線性加速器對其間順序發(fā)射出一組具有遞增速度的微粒流，使第一批粒子運(yùn)動(dòng)最慢，而最后的粒子運(yùn)動(dòng)最快，導(dǎo)至微粒流在空間形成一簇。為此用途的加速器的功率與真空間距成反比。舉一個(gè)具體例子，如圖I所示，設(shè)想加速器位處于地球-月球系統(tǒng)的拉格朗日(Lagrange)點(diǎn)(I)，距月球表面(3)有62000公里距離。加速器發(fā)射出一束微粒。微粒所沿的運(yùn)動(dòng)軌跡(4)以掠角射向月球表面(2)，并其掠入點(diǎn)在與月球的兩極相交的一個(gè)大圓周上。粒子的通行時(shí)間約一分鐘。如果在超過5秒的時(shí)間內(nèi)將微粒束以不同的速度陸續(xù)發(fā)出，使第一批粒子的速度在 960公里/秒之間，最后一批粒子的速度在 1040公里/秒之間，所有粒子將同時(shí)到達(dá)目標(biāo)。加速器只需要幾個(gè)兆瓦(MW)的輸入功率。
在途中，必須對這些粒子的運(yùn)動(dòng)路線進(jìn)行小的修正。離開加速器后的第一個(gè)修正相對比較簡單。然而，當(dāng)粒子即將抵達(dá)月球表面時(shí)必須進(jìn)行更準(zhǔn)確的修正。這是為什么選擇掠入角利用月球地形的優(yōu)勢，將第一個(gè)修正站和核反應(yīng)堆選址在2千米高的月球山頂上，第一個(gè)修正站和反應(yīng)堆之間的距離可以達(dá)到約100英里。
加速器的設(shè)計(jì)非常相似于基本粒子的線性加速器，但其運(yùn)行在更低的頻率因?yàn)榱Ｗ拥乃俣戎皇枪馑俣鹊?/300。為此內(nèi)電極間的間距不會(huì)成為RF諧振腔，且可以選擇電介質(zhì)(不導(dǎo)電)的壁板設(shè)計(jì)。電擊穿更容易發(fā)生在絕緣體的表面而不在絕緣體內(nèi)。因此，如圖2所示的加速器內(nèi)部截面是最佳的設(shè)計(jì)。按照此設(shè)計(jì)，每個(gè)導(dǎo)電電極(5)被安裝在絕緣管內(nèi)(6)。其絕緣管的內(nèi)直徑比電極的直徑大很多。導(dǎo)線(7)和(8)用于連結(jié)處于交替位置并具相同極向的電極。導(dǎo)線⑵和⑶之間的表面路徑長度比內(nèi)部正負(fù)電極的間距大幾倍(2-相設(shè)計(jì))。合適的絕緣體材料是聚四氟乙烯或Rexolite，合適的電極材料是銅，鑰或鎢。將電極材料拋光為以最大限度地提高電極對表面電場的抗擊穿強(qiáng)度。加速器的長度將是幾公里左右。
通常情況下，如果是2-相加速器，有2n個(gè)電極間隔按先后位置排列。粒子將依次通行過這些間隔。如果是3-相加速器，有3n個(gè)電極間隔按先后位置排列，等等，其中η是一個(gè)整數(shù)，通常為I。(然而，加速器可能操作一組粒子，而不是單一粒子，這里一組粒子取代上述一個(gè)粒子的位置)。通常情況下，粒子的相對速度和粒子間的縱向間隔距離成正比，這樣所有的粒子最終同時(shí)聚會(huì)。[0007]用于粒子的適用材料應(yīng)具有高拉伸強(qiáng)度和低密度以達(dá)到最大的電荷/質(zhì)量比。因?yàn)殡妶鏊鶎?dǎo)致的加速和加速器的驅(qū)動(dòng)頻率導(dǎo)致的加速周期，粒子應(yīng)該是剛性的，這樣不會(huì)因?yàn)楸粡澢a(chǎn)生過熱。粒子或者是具有高屈服強(qiáng)度的絕緣體，或者是一個(gè)較好的良導(dǎo)體，這樣粒子不會(huì)被其表面的感應(yīng)電荷流動(dòng)所損壞。適用材料的選擇包括金剛石，硼-a，鋁鋰合金，甚至微球體的工程塑料，如涂有一層薄金屬表面膜的celazole。其金屬可以是鋁。后者則需要一個(gè)更長的加速器，但后者擁有優(yōu)勢，如果目標(biāo)是固體甲烷(取代傳統(tǒng)的DT冰目標(biāo))，并且甲烷中的氫被氘和氚所取代。粒子和目標(biāo)的平均原子量可以被做的非常相近，有利于抑制瑞利(Rayleigh)-泰勒(Taylor)不穩(wěn)定性。
粒子最好帶正電荷而不是負(fù)電荷，因?yàn)榕c場效應(yīng)所引起的蒸發(fā)相比，在非常低的電壓梯度下，由場效應(yīng)引起的電子釋放成為更顯著。無論選擇什么材料，更小的粒子可以承受更高的電荷/質(zhì)量比。然而，更小的粒子顯然需要更多的粒數(shù)來達(dá)到同樣的總動(dòng)能?？傊?，合適的粒度應(yīng)該是 10微米半徑左右，使用的粒子數(shù)目在10000和I百萬之間。
加速器的最佳頻率比一個(gè)基本粒子加速器低很多，其頻率是 MHz而不是GHz。市 售能夠提供給此加速器的電源包括diacrodes、tetrodes、或以MOSFET為基的組件。其組件與空芯變壓器結(jié)合以提高其輸出電壓。
當(dāng)粒子接近沖擊目標(biāo)，應(yīng)盡量對粒子實(shí)行精確的導(dǎo)向以形成密集排列，例如類似于晶格排列。理想的精度要求是粒子尺度的一小部分，最好 I微米或更小。雖然這要求是苛刻的，通過一系列隨次數(shù)增加趨于更細(xì)致的修正，類似于宇宙飛船的中途修正，可以達(dá)到其精度要求。限制因素是粒子位置的精確測定。其測定可以通過CCD相機(jī)并采用顯微鏡式的鏡頭。相機(jī)位處于顆粒束的旁邊。曝光是用激光脈沖控制可采用實(shí)驗(yàn)室式的桌面激光器。其脈沖< I皮秒，對應(yīng)于I微米的顆粒的移動(dòng)。CCD芯片可以做既時(shí)數(shù)據(jù)處理，但讀出速率被限制在幾十個(gè)兆字節(jié)/秒，因此通常每個(gè)測量站需要許多相機(jī)。所需的激光器數(shù)目小得多激光器供入與顆粒束運(yùn)行平行的漏光光纖。一個(gè)激光器可以服務(wù)于許多相機(jī)。 粒子的導(dǎo)向是通過當(dāng)粒子接近或經(jīng)過電極之間時(shí)電極的迅速轉(zhuǎn)換來完成。這可以將它們轉(zhuǎn)向到橫向的任何方向并可以稍微改變其速度?，F(xiàn)已市售的固態(tài)電源開關(guān)可以以數(shù)十次的GHz頻率操作。因此，數(shù)量相對較少的電極可以修正從其中通過的幾千甚至上百萬計(jì)的粒子。(與此方法相比，另一種方法是通過短天線般的電線并迅速轉(zhuǎn)換其電流所產(chǎn)生的電磁場。)
粒子需要最大限度地?cái)y帶電荷以加速。隨后，當(dāng)粒子彼此接近時(shí)要將他們的相互排斥最小化。對于一系列隨次數(shù)增加趨于更短的運(yùn)動(dòng)路線的修正，粒子只需要帶少量的電荷來完成轉(zhuǎn)向。因此粒子所帶電荷可以逐步被解除，例如在經(jīng)過每一個(gè)修正站后將粒子通過一個(gè)電子束或者將其接近熱或冷的陰極，使粒子的帶電量最終達(dá)到零。
最容易實(shí)現(xiàn)的核聚變反應(yīng)是氘-氚。由于氚不會(huì)自然產(chǎn)生，希望盡可能用鋰核捕獲所有生成的中子以滋生出更多的氚。也希望最大限度地減少反應(yīng)室內(nèi)壁的磨損。一個(gè)合適的安排示于圖3 (所繪制的不是實(shí)際規(guī)模實(shí)際顆粒的數(shù)量通常是成千上萬，每個(gè)顆粒直徑 20iim)。一個(gè)犧牲射彈(9)被發(fā)射進(jìn)反應(yīng)室(10)，其反應(yīng)室壁被鋰或鋰化合物的“瀑布”(11)所保護(hù)。沖擊發(fā)生的時(shí)刻，目標(biāo)(12)已經(jīng)在犧牲射彈的體內(nèi)。犧牲射彈進(jìn)入反應(yīng)室的方向大致平行于粒子(13)。射彈有一個(gè)洞(14)，其洞允許顆粒通過以撞擊目標(biāo)。射彈本身可以全部或部分由鋰制成。還顯示在圖3的是真空管(16)，顆粒從其管中出來，裝射彈的槍筒(17)，和其槍筒裝有下一個(gè)射彈(18)。為了連續(xù)發(fā)電，每秒發(fā)射幾個(gè)射彈。
反應(yīng)室的熔融物被送進(jìn)一個(gè)熱交換器(如電磁泵)循環(huán)以提取熱能射彈材料被提取回收，因?yàn)楸仨毑粩嘧龀鲂碌纳鋸?。氚也被提取回收?br>將射彈后面的真空保持良好很重要。當(dāng)射彈進(jìn)入反應(yīng)室(10)，氣體和等離子體傾向于通過射彈邊緣和射彈管之間的任何空隙逃出從而污染射彈后面的真空。其污染可以被減小或消除如果射彈的外壁被刻壓有一個(gè)或多個(gè)凹形的環(huán)形腔(19)。其凹形的環(huán)形腔成為逃避氣體的俘獲阱。也可以很容易將射彈足夠地冷卻以使環(huán)形腔(19)更增加成為逃避氣體的冷阱。
達(dá)到100%的捕獲效率是不可能的，因此DT反應(yīng)不能產(chǎn)生足夠的中子以補(bǔ)充氚。為了完成一個(gè)周期，有些DD反應(yīng)是可取的，其反應(yīng)直接產(chǎn)生兩個(gè)氚和額外的中子。DD反應(yīng)可以通過提高沖擊速度，從而有效的提高碰撞的溫度來進(jìn)行?；蛉鐖D4所示，將含有豐富的氘的材料(20)堆積在中央DT目標(biāo)(21)的周圍，作為選擇，還可用致密材料做為外殼包圍 (22)以增加隔離時(shí)間外殼有一個(gè)孔(23)以允許顆粒進(jìn)入。
雖然上述設(shè)計(jì)適用于太空條件，當(dāng)然也可能將其設(shè)計(jì)實(shí)行在地球上，如果能夠提供一個(gè)真空管并使顆粒從加速器前往目標(biāo)時(shí)通過其真空管。如果選擇合適的地形，采用隧道，在海岸線和島之間挖一個(gè)深水溝并鋪設(shè)管道，等，便有可能在地球上提供一個(gè)達(dá)幾百公里長的筆直通線。也有可能通過電或磁場將粒子的運(yùn)動(dòng)路線偏轉(zhuǎn)，這樣可以將真空管彎曲以符合當(dāng)?shù)氐牡匦魏偷厍虻那?。也有可能將加速器和目?biāo)之間的距離縮短到更方便的數(shù)值，但是將增加加速器的功率及成本。
技術(shù)說明及其他
有可能會(huì)認(rèn)為凝聚粒子所形成的‘虛擬子彈’比相同的正常固體材料的密度低。例如，假設(shè)粒子是完整均勻的球，那么至少由球形填料系數(shù) O. 74可以得此結(jié)論。并且粒子的形狀，位置和大小有其不準(zhǔn)確性，填料系數(shù)必然低于球形填料系數(shù)。然而，因?yàn)楹竺鎸哟蔚淖訌椀男旭偹俣缺惹懊鎸哟蔚淖訌椀男旭偹俣瓤?，?dāng)子彈擊中目標(biāo)時(shí)(擊中之前或之后)，子彈已經(jīng)被壓縮到比正常原材料的密度大許多倍。
圖5-9中的(a)、(b)、(c)、和⑷展示粒子在去撞擊目標(biāo)(陰影)的行程途中隨著時(shí)間順序變化的一系列的粒子位置(黑圈)。為清晰起見，與可能的實(shí)施相比，示圖不可能顯示實(shí)際尺寸，粒子的大小被大大夸大，粒子數(shù)目被大大減少。圖5顯示了一個(gè)基本的構(gòu)形在撞擊到目標(biāo)之前，粒子聚到一起形成預(yù)壓子彈。圖6顯示了一個(gè)群叢變型，首先將其它額外的粒子以較低的速度發(fā)射，在子彈撞擊目標(biāo)之前額外粒子預(yù)壓了目標(biāo)。圖7顯示了另一個(gè)群叢變型，其中沒有預(yù)先定位的目標(biāo)，而是早期被以較低的速度發(fā)射的額外粒子成為了實(shí)際的目標(biāo)。圖8顯示了另一個(gè)群叢變型，其中預(yù)先放置的目標(biāo)不平坦，呈圓錐形，因此在子彈撞擊前，目標(biāo)在側(cè)向以及垂直方向被預(yù)壓。圖9顯示一個(gè)子彈，其中心部分行駛速度最快，因此首次點(diǎn)火發(fā)生在中心。
可以想象這樣的一個(gè)主題幾乎有無限的變化可能。例如，這些粒子可以有不同的大小，形狀和不同的材料，并且(如果提供預(yù)先放置的目標(biāo))，目標(biāo)可以由不同的材料層次組成。例如，目標(biāo)總體的前面和背后部分由高密度材料組成，構(gòu)成“錘子”和“鐵砧”，而將用于聚變的材料夾在之間。
鉆石灰塵；切碎的石墨晶須，短切的碳纖維；陶瓷微球；冰凍的氘；冰凍的氘和氚化合物；冰凍的甲烷，其中的氫原子被氘和/或氚取代；工程塑料，其中的氫原子被氘和/或氚，鎢，鈾取代所有這些材料都是可用于粒子和/或目標(biāo)的例子。粒子的組成可以由一種材料作外殼而其中間含有第二種材料，例如這第二種材料可以是氦-3。
在粒子的通行期間，可能有必要將其所帶的電荷中和(如向它們噴灑電子)，這樣使它們在聚到一起時(shí)不互相排斥。電子噴射可以同時(shí)結(jié)合幾個(gè)操作功能電荷中和，電子顯微鏡測量粒子的精確位置，和用動(dòng)量交換來調(diào)整粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。在地面系統(tǒng)，同樣可以方便地測量和調(diào)整粒子在飛行中的任何一點(diǎn)，而不只是在加速器附近或目標(biāo)端附近。
需要注意的是要確定粒子的相對(而非絕對)位置。這很容易獲得，因?yàn)樗械牧Ｗ涌梢酝ㄟ^相同的傳感器。如果提供了預(yù)先放置的目標(biāo)，當(dāng)粒子群接近時(shí)目標(biāo)可以被調(diào)整到正確的位置以承受沖擊，反之亦然。
需要注意的是制導(dǎo)系統(tǒng)被用來以避免粒子之間發(fā)生任何破壞性的過早碰撞。
明顯的應(yīng)用包括發(fā)電，宇宙飛船的推動(dòng)，小行星的推動(dòng)。
Tetris的方法可能適用于將壓縮和點(diǎn)火分離開。無論是激光或用單一的實(shí)體子彈都很難完成此任務(wù)。其中有兩個(gè)原因一個(gè)Tetris加速器，無需額外費(fèi)用，可以先發(fā)射很多慢速度的顆粒，緊接著更高的能量脈沖到達(dá)以點(diǎn)火，雖然兩者幾乎同時(shí)進(jìn)行。額外的顆粒可以為目標(biāo)預(yù)壓縮提供能源和/或動(dòng)量。點(diǎn)火的子彈是由不同速度的顆粒序列撞在一起而組成，它可以很容易地被預(yù)壓縮到高密度，并使子彈的前表面密度非常高，像穿甲子彈。因此，它可以穿透，并將其大部分能量存入甚至致密等離子體的目標(biāo)的最里面。
必須為低效率留有余地。激光壓縮而產(chǎn)生的流體動(dòng)力學(xué)的低效率-將顆粒材料的外層蒸發(fā)，所產(chǎn)生火箭般的反作用力以壓縮作為燃料的中央部分-使有用的動(dòng)能量減少到所提供的輻射能量的10%。顆粒的沖擊可能是更有效。然而為了點(diǎn)火，可用的能源必須從子彈的質(zhì)量和對等的目標(biāo)的質(zhì)量的質(zhì)心坐標(biāo)系來計(jì)算，因此可用的能源被減少至一半。此外，如果子彈的原子質(zhì)量與目標(biāo)的原子質(zhì)量相等，一半的能量會(huì)被浪費(fèi)于子彈本身的內(nèi)部加熱；另一方面，如果子彈的原子質(zhì)量高于目標(biāo)的原子質(zhì)量，能量損失于瑞利(Rayleigh)-泰勒(Taylor)的不穩(wěn)定性。更多的能源浪費(fèi)于子彈穿過低密度的等離子體的途中不是所有的子彈的動(dòng)能全部在理想點(diǎn)釋放。進(jìn)行壓縮，在原則上沖擊方法可能是極其高效。然而，以接近產(chǎn)生點(diǎn)火的速度移動(dòng)顆粒，因其速度過猛，不能將動(dòng)量直接傳遞給目標(biāo)，也不太可能將其充分均勻的分散給目標(biāo)。一個(gè)解決的辦法是讓它們與一個(gè)作為環(huán)空器(hohlraum)的箔片撞擊。從環(huán)空器發(fā)出的輻射蒸發(fā)出一種襯料材料，其材料加速DT燃料，或許使其材料進(jìn)入一個(gè)錐形坑，其坑內(nèi)鋪墊著致密的金屬，這大致相同于一個(gè)球形顆粒被激光壓縮。只要環(huán)空器(hohlraum)和DT的襯料材料之間的間距比任何顆粒的波前的不均勻性或箔片的不均勻性至少大幾倍，就可以達(dá)到非常均勻的壓縮。
加速器的運(yùn)行原則和基本粒子加速器相同。然而，由于顆粒以小于1%光速的速度移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)頻率可以低很多。微小并廉價(jià)的MOSFET晶體管可以取代速調(diào)管以被用來調(diào)節(jié)功率，并結(jié)合使用小空芯(或真空核心)變壓器，以提高它們的輸出電壓。電極不構(gòu)成RF諧振腔，因此電極可以是簡單的金屬盤并安裝在聚四氟乙烯管內(nèi)?？刹捎萌嚯姌O(或更多相)，因此，可以使單一顆粒騎近恒定的電場的“波”。這樣最大限度地減小了振動(dòng)及表面感應(yīng)電流。所以顆粒的組成可以采用任何強(qiáng)度較好的材料，如塑料微球。
當(dāng)加速器剛啟動(dòng)，顆?？蓮囊粚﹄姌O板之間以“瀑布”式注入。一個(gè)可操縱的陰極射線管向單獨(dú)顆粒射電子(或離子槍射出正離子)以調(diào)整其顆粒進(jìn)入到加速器的時(shí)間和速度。
當(dāng)顆粒接近目標(biāo)時(shí)將顆?；煜纯赡苁潜匾?，因?yàn)槊恳粋€(gè)顆粒的方向可以被調(diào)整，而其縱向位置卻不能。因此，有必要?jiǎng)討B(tài)地重新分配顆粒的位置，以形成所需的緊密堆積排列。任何盈余顆?？梢员粊G棄到一邊。正是這種動(dòng)態(tài)分配使得“Tetris”成為一個(gè)適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)名稱。
理想的核聚變反應(yīng)堆要求沒有稀有或放射性同位素作為反應(yīng)物，并且不產(chǎn)生放射性的同位素作為產(chǎn)物。上述的基本DT核聚變并沒有實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。雖然在原則上爆炸室只用純元素，其在中子轟擊下可以不產(chǎn)生不必要的同位素，但是連續(xù)運(yùn)作的過程必須從鋰來生產(chǎn)氚。DT反應(yīng)本身不能產(chǎn)生足夠的中子，因此通常認(rèn)為裂變同位素必須用在爆炸室里，這樣可以將與鋰反應(yīng)的中子的數(shù)目增加幾倍以上。然而，一個(gè)Tetris反應(yīng)堆可以很容 易地?cái)U(kuò)展到生產(chǎn)更高的能量。在比DT燒傷還高10倍以上溫度，有效截面變得很大，足以支持DD的直接燃燒。其反應(yīng)00->氦-3+11和00->氚+ 約以同等的速度進(jìn)行。因此，通過提高反應(yīng)溫度，和采用更高的D/T比例，Tetris的反應(yīng)堆可以生產(chǎn)足夠的氚，以供其使用(氦-3沒有放射性)。更進(jìn)一步的是，硼_11+ _>氦4反應(yīng)可能可以實(shí)現(xiàn)。這是一個(gè)理想的aneutronic反應(yīng)，但具有非常高的挑戰(zhàn)性。首先，因?yàn)槠浞磻?yīng)需要巨大的密度，第二，因?yàn)槟芰慨a(chǎn)率相對較低的確，除非可以生產(chǎn)初始并被壓縮的簡并等離子體，否則電子將消耗太多的能量以至不能使自我蔓延的核聚變?nèi)紵l(fā)生。一個(gè)Tetris系統(tǒng)的前景要好得多。將有效截面最大化的550keV溫度是可以實(shí)現(xiàn)的，由此大大降低了對密度的要求。Tetris將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的效率很高，因此可以達(dá)到凈能量輸出，盡管核聚變的輸出/輸入能量比相當(dāng)?shù)汀Ｒ驗(yàn)門etris機(jī)器可以產(chǎn)生所需的任何的顆粒速度分布，對顆粒的輕度活塞般的脈沖預(yù)壓使最低度的加熱成為可行(需要用于生產(chǎn)簡并等離子體)。(如果很慢的顆粒被用來進(jìn)行壓縮而不用做點(diǎn)火，為此目的可以使用幾個(gè)不同的加速器，例如其操作不采用環(huán)空器(hohlraum)式的膜,而或者通過撞擊目標(biāo)以達(dá)到直接動(dòng)量轉(zhuǎn)換,或者通過顆粒間互相碰撞來加熱并產(chǎn)生輻射能量以進(jìn)行壓縮。由于這些輔助加速器可以和主加速器共用建筑物，真空管和軌跡調(diào)整系統(tǒng)等設(shè)備，成本將不高。)一對互向的Tetris加速器將硼顆粒射向位于中央的氫目標(biāo)，這可能是最佳的選擇。硼-α顆粒強(qiáng)度高，并可以攜帶很高的電荷/質(zhì)量t匕。實(shí)際上所有被使用的物質(zhì)質(zhì)量都參與核聚變反應(yīng)，物質(zhì)材料的質(zhì)心坐標(biāo)相對于加速器的框架是靜止的，因此流體動(dòng)力效率接近100%?；ハ虻募铀倨鞑灰欢ㄒ耆拿鎸Ψ剑詭缀鯖]有地球表面曲率的問題。
多個(gè)平行的加速器管可能可以被放置在同一建筑物內(nèi)。加速器管間的間距只需要比電極間的間距大幾倍，以最大限度的減少相互干擾?？梢蕴峁﹤溆霉?。即使在最壞情況下，顆粒解體也只是損害一個(gè)管，當(dāng)其管被取代時(shí)系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)作。多個(gè)加速器可以取向以使多個(gè)顆粒束逐漸匯合，最初顆粒束進(jìn)入每一個(gè)小的真空管，當(dāng)接近目標(biāo)時(shí)，多個(gè)小的真
空管收斂成為單一真空管。
采用一個(gè)傾斜的鏡子，這樣單一一臺攝像機(jī)可以攝到立體圖像。該裝置可以測量粒子位置的全方位，其尺寸到 O. I微米。在實(shí)踐中，采用較長脈沖的便宜的激光，并結(jié)合條紋分析，可能可以測量沿著運(yùn)動(dòng)軌跡的長軸的位置。
該相機(jī)還可以評估每個(gè)粒子的大小(如果需要的話，也可以獨(dú)立測量形狀，旋轉(zhuǎn)，質(zhì)量和質(zhì)量/電荷比，例如，通過測量電荷量和由一個(gè)已知磁場所引起的偏轉(zhuǎn)幅度)。粒子的相對位置和計(jì)時(shí)可以被修正，如果有必要，最后一顆子彈中的粒子的目的站可以互換，以確保最后一顆子彈的密度幾乎是完全均勻，盡管其中個(gè)別粒徑不同等，這是類似于Tetris電腦游戲。
一種可能的先進(jìn)核聚變目標(biāo)是氫-硼 ，其不產(chǎn)生中子，因此沒有radionucleides。這種反應(yīng)有共振峰。鑒于可以對虛擬子彈微調(diào)，虛擬子彈可以被預(yù)壓縮，形狀可以量身定做，并可得到任何所需的粒子內(nèi)部速度分布，共振峰可能是有用的。硼用作為粒料，是一個(gè)理想的材料。即使粒料是硼的純粹元素，其強(qiáng)度大并且非常剛硬，其化合物如碳化硼是更加堅(jiān)韌。
目標(biāo)可以是低溫穩(wěn)定的硼烷，硼氫化合物。一個(gè)有效的核聚變?nèi)紵梢员划a(chǎn)生在質(zhì)子-硼等離子體中，如果其等離子體處于間并態(tài)，即其不太熱相對于它的密度。一個(gè)Tetris加速器可以提供第一波速度較慢的顆粒，具有高動(dòng)量雖然相對能量不高，并與用于點(diǎn)火的快速顆粒同時(shí)到達(dá)目標(biāo)，其加速器的內(nèi)在能力非常適合提供這樣的活塞式的壓縮。請注意，比點(diǎn)火脈沖大幾倍的能量可以自動(dòng)用來預(yù)壓目標(biāo)，方法是在高速點(diǎn)火突發(fā)前發(fā)射速度較低的顆粒。
將目標(biāo)壓縮，最佳的方法是采用比點(diǎn)火顆粒行駛速度慢很多的顆粒(速度減慢10倍以上)。點(diǎn)火顆粒加速器能夠提供以非常緩慢速度行駛的粒子，其適當(dāng)速度也許是每秒幾十公里，方法是只保留前幾個(gè)電極而關(guān)閉其它所有電極，但其動(dòng)量會(huì)較小。一個(gè)小的輔助加速器可以廉價(jià)地提供更大的動(dòng)量，并與主加速器共用昂貴的組件-建筑，真空管，絕緣和行程修正系統(tǒng)?？梢哉f，直到100毫秒價(jià)值的機(jī)器的輸出功率可以以脈沖形式來到達(dá)目標(biāo)僅20兆瓦輸出功率可提供2MJ壓縮脈沖。為了保持在調(diào)整系統(tǒng)的有效范圍內(nèi)，顆粒的到達(dá)速度不應(yīng)該大于主脈沖。因此，壓縮粒子的質(zhì)量可以是點(diǎn)火粒子的一百萬倍左右例如100 X 50微米直徑。
輔助加速器的長度將是主加速器的十分之一左右，但其轉(zhuǎn)換器成本與主加速器的相比小到可以忽略不計(jì)。雖然每個(gè)壓縮顆粒攜帶的動(dòng)量是點(diǎn)火顆粒的數(shù)千倍，它們還攜帶100倍以上的電荷量，并在有效的修正領(lǐng)域的附近停留的時(shí)間長幾百倍以上，所以現(xiàn)有的行程調(diào)整器(tweakers)行程可以很容易地處理它們。它們的速度比是如此之高，在第一個(gè)點(diǎn)火顆粒到達(dá)前，所有的壓縮顆粒已經(jīng)經(jīng)過了最后的行程調(diào)整器(tweaker)。將磁場安排在連結(jié)加速器和目標(biāo)的真空管的幾處，其目的是將壓縮顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡稍向上彎曲以防止它們因重力而下垂。
作為目標(biāo)壓縮的一個(gè)替代方法，高速的顆?？梢宰矒裟繕?biāo)材料的前層，使其加熱而導(dǎo)致蒸發(fā)，蒸發(fā)加壓和壓縮目標(biāo)的更深的層。這種“火箭推力式”的方法采用高速顆粒的能量來加熱材料導(dǎo)致低速的推進(jìn)，其類似于激光驅(qū)動(dòng)慣性約束的核聚變。在那里高速粒子是光子。
顆粒進(jìn)行壓縮，使用其他方法來加熱于一點(diǎn)和點(diǎn)火，如激光(S)或基本粒子束
(S)，原子?；蛘叻粗嗳?。
快速和/或慢速的顆粒可以從相反的方向接近目標(biāo)區(qū)，或者從更多個(gè)方向。它們可以從不同的加速器中發(fā)射出，和/或者通過電場或磁場導(dǎo)至沿著彎曲的運(yùn)動(dòng)軌跡。在這種情況下可能有或無單獨(dú)的目標(biāo)顆粒本身可以包括所有用以核聚變的材料。[0043]一系列的核聚變反應(yīng)可以發(fā)生在管內(nèi)不同的位置點(diǎn)，其管具有長并狹窄的內(nèi)徑。
如果顆粒體內(nèi)的核聚變被點(diǎn)燃后，顆粒繼續(xù)快速行駛(例如，由于相當(dāng)不同速度的顆?；プ捕?其核聚變發(fā)生源的快速運(yùn)動(dòng)可以幫助釋放的能量沿著管的長度來散發(fā)(不論是以光子，中子或其他粒子的形式)，這樣沒有一個(gè)部分的管壁或設(shè)備經(jīng)受超出被損害程度的熱和輻射等。
因?yàn)榭梢酝ㄟ^計(jì)算機(jī)軟件來探討壓縮和點(diǎn)火的過程優(yōu)化，主要是設(shè)計(jì)‘子彈’，例如利用遺傳算法以得到有效的模式，其極大地促進(jìn)了這個(gè)技術(shù)的發(fā)展。
Diacrode的主要限制是，一個(gè)頻率固定的設(shè)備。在目前的應(yīng)用中，啟動(dòng)速度必需有約20%的變化。使用M0SFET，其變化可以在第一個(gè)和最后一個(gè)顆粒離開加速器的期間內(nèi)采用簡單地穩(wěn)步上升頻率。使用diacrodes,解決方案是對加速器的快速后部進(jìn)行一系列單位轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致形成顆粒次序列，每一個(gè)次序列有幾米長，其中顆粒以均勻的速度行駛。從主加速器出來后，這些次序列通過短期的MOSFET所控制的電極，其電極的操作是按逐漸遞增量來加快(或減慢)次序列中的顆粒，例如從零增量給各個(gè)次序列中的第一顆粒，到以每秒 幾米的速度增量給最后的顆粒，使每一個(gè)顆粒有稍不同的速度，達(dá)到所需的完整的匯合。
在加速器管中低速顆粒的一端，由于顆粒間排斥，有一個(gè)可接受的最低限的顆粒分離。加速器的前幾米被一個(gè)較長的低功耗領(lǐng)導(dǎo)段所取代，其領(lǐng)導(dǎo)段被提供予固定電極間距和高度可變的驅(qū)動(dòng)頻率。將顆粒連續(xù)送進(jìn)這個(gè)領(lǐng)導(dǎo)段，并對顆粒以較低的電壓充電和以5公里/秒的速度發(fā)射。當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)段接受了所有必需的一個(gè)顆粒線，變頻電極給整線的顆粒加速到也許約50公里/秒速度，然后顆粒進(jìn)入主加速器。在這個(gè)過程中顆粒的電壓通過本處電極的電壓補(bǔ)償而升高到所需的水平注意電子可以很容易地從顆粒傳遞到顆粒所通過的電極，雖然不是反之亦然，因?yàn)轭w粒是一個(gè)電子排放點(diǎn)，而且電極表面光滑。為了將顆粒以5公里/秒速度送進(jìn)領(lǐng)導(dǎo)段，顆粒通過Pelletron型范德格拉夫發(fā)電機(jī)被釋放。這是一個(gè)眾所周知的技術(shù)，只是通常以一個(gè)所選擇的平均速率將顆粒從容器中送出，而不是顆粒以精確的時(shí)間間隔出現(xiàn)。這里必須修改使用帶有幾個(gè)孔的容器。但是出現(xiàn)的任何顆粒被檢測后，都可以立即被排斥。例如用電子槍轟擊它以消除其電荷，或用一個(gè)切換電極挪開它。因此，大多數(shù)顆粒被回收，每一周期只留一個(gè)顆粒降落進(jìn)加速器管。(請注意，所需要的速度低于從現(xiàn)代bubble jet打印機(jī)彈出的并具相似直徑的墨滴。)對降落進(jìn)加速器的顆粒的精確定時(shí)可以通過踢開被拒絕顆粒的相同電極來調(diào)整。一對或較大組的顆粒同時(shí)出現(xiàn)于同一孔總是會(huì)被拒絕。偶爾總會(huì)有無顆粒出現(xiàn)的周期，因?yàn)槿魏尾此?Poission)分布偶爾會(huì)產(chǎn)生一個(gè)零值。但正如在別處所描述，通過在顆粒行駛途中混洗可以消除這些空隙。在加速過程中可以采用電場以保持顆粒居中，例如將電極成型為錐體，以產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)的徑向電場來用在每個(gè)周期的一部分。磁透鏡，例如用于基本粒子加速器的四極磁鐵，和/或本文所述的主動(dòng)轉(zhuǎn)向，也都可用來以平息橫向振蕩。顆粒的強(qiáng)度測試可以通過將其充電至略高于它們被射出前所需的工作電壓。因此顆粒的失敗不太可能在管內(nèi)發(fā)生，但任何確實(shí)發(fā)生的失敗有可能成為傳染性。然而，最壞情況是2兆焦耳的能量釋放，和產(chǎn)生的破碎片云的動(dòng)能，其在撞擊每一個(gè)順序的電極時(shí)以指數(shù)式減少每個(gè)電極的質(zhì)量超過整個(gè)顆粒云，所形成的中心孔< I %的總面積，因此損失會(huì)是非常局部化。管可以被裹在Kevlar毯子里使外部設(shè)備不受其影響。可以在系統(tǒng)中多處納用Chicane俘獲阱采用橫向場以將具有完全正確的電荷/質(zhì)量比的顆粒輕微彎曲，然后送到下一段，但允許其它材料飛入管口開放的“垃圾管”中，其中安全地儲放著由沖擊而生成的等離子體。通過成功地將每個(gè)顆粒精確地偏轉(zhuǎn)以達(dá)到對其確切的電荷量進(jìn)行監(jiān)測，如果有必要，并用電子槍進(jìn)行調(diào)整。
與粒子加速器的標(biāo)準(zhǔn)相比，連接加速器和目標(biāo)的管可以具有相對較低的真空它不需要置放在建筑物內(nèi)，而由一個(gè)被安裝在塔或階梯上的簡單管道組成。管道可以具有一個(gè)更大的內(nèi)部半徑，說 10厘米，其半徑大于最大顆粒從顆粒束的偏差，以便管道可以容忍由于風(fēng)所造成的達(dá)幾個(gè)厘米的水平位移。而且，通過沿管的長度設(shè)置數(shù)量有限的幾個(gè)抽真空點(diǎn)就可保持其真空度。
當(dāng)顆粒接近目標(biāo)端時(shí)，因?yàn)榻?jīng)過一個(gè)給定點(diǎn)的每一時(shí)間的顆粒量很高，對其位置的測量更加困難，在撞擊點(diǎn)，每一時(shí)間的顆粒量增加到理論上的極大值。測量站的組成有配對的相機(jī)和脈沖激光，其激光通過漏水的光纖提供光。曝光是由激光來控制而不是柵板具有 50Hz快門速度的廉價(jià)的CCD與昂貴的高捕獲率的相機(jī)有類似的讀出率，約10百萬像素/秒，并有能力進(jìn)行二進(jìn)制處理，包括移位，讀取，和加法運(yùn)算(通常用于pixelbinning)。以避免重疊造成的混亂,顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡被分散開，選擇時(shí)序，這樣使每個(gè)顆粒
的影像出現(xiàn)在攝像頭視野中的不同部分例如1000X 1000領(lǐng)域可被細(xì)分為100平方體，每個(gè)體有100X 100像素。每個(gè)顆粒的位置成為X，Y的數(shù)值。因?yàn)榭梢越邮芨哌_(dá)20微秒的讀取延遲(對應(yīng)于向下游飛行的20米距離)每個(gè)攝像頭在每個(gè)脈沖可以跟蹤 100個(gè)顆粒。可以用標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室式的桌面激光，其激光提供IOy J的輸出功率脈沖，其在高達(dá)2MHz的重復(fù)頻率時(shí)，持續(xù)時(shí)間< I皮秒。一個(gè)顆粒在I皮秒中僅移動(dòng)I微米。
在最后修正中，可以給予顆粒輕微的徑向速度，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)位置分配，使圓柱形虛擬子彈的終端產(chǎn)品盡可能整齊地排列，允許任何“顆粒缺少”的空隙，因?yàn)槭褂貌煌晟频膯畏稚㈩w粒，例如鉆石星塵，要考慮到所檢測的顆粒的大小不同=Tetris的系統(tǒng)名稱。經(jīng)過最終修正站后，電子槍進(jìn)一步將顆粒電荷量降低為零。
基本設(shè)計(jì)假設(shè)所有的顆粒遵循相同的顆粒束?？梢怨室鈱㈩w粒束分成幾個(gè)平行的束線，使顆粒束之間的線性分離保持足夠大，這樣甚至在接近沖擊點(diǎn)時(shí)仍然可以對單獨(dú)顆粒進(jìn)行微調(diào)。
基本設(shè)計(jì)采用小且快速切換的電極來微調(diào)顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。另一種方法是使顆粒通過強(qiáng)度固定的場，使用電子槍來精確控制并降低每個(gè)顆粒所帶的電荷量以產(chǎn)生所需的行程路線調(diào)整。
通過以下策略，可以大大減小顆粒在加速過程中所遇到的彎曲和加熱的嚴(yán)重性。Tetris加速器，與大量的獨(dú)立轉(zhuǎn)換的MOSFET結(jié)合，可以很容易地提供多個(gè)相的驅(qū)動(dòng)電壓?？紤]一個(gè)非常類似用于coilguns的戰(zhàn)略，如果將順序的電極以約120°的相位差環(huán)繞式裝置，加速力變得近于恒定顆粒騎上具有恒定梯度的波。如果顆粒大小與內(nèi)電極間的距離相比很小，顆粒經(jīng)歷一個(gè)在空間和時(shí)間近似均勻的場，并幾乎不承受振動(dòng)或感應(yīng)電流。
將顆粒以控制的速率送進(jìn)加速器，可以把它們機(jī)械地預(yù)先放置在(例如)500X500陣列的盤子上。顆粒通過插針坐在電極上而被沖電。為了在選定的即時(shí)發(fā)射每個(gè)顆粒，電極上的電荷被由負(fù)轉(zhuǎn)正。盤子可以被交替地重載以連續(xù)地供應(yīng)顆粒。
如果顆粒是單分散性微球，它們能聚到一起被緊密地堆積排列(例如各種晶格排列)。即使是最大的堆積密度也會(huì)有空隙，然而，在目標(biāo)的沖擊下(或沖擊之前)被粉碎的顆粒將迅速地填補(bǔ)空隙。為了盡量減少播種瑞利(Rayleigh)-泰勒(Taylor)的不穩(wěn)定性，更小的顆?？梢员挥脕硖畛溥@些空隙，甚至采用不同大小的準(zhǔn)分形模式的微球作為顆粒。
如果采用非單分散性的顆粒，例如，過篩的鉆石灰塵，顆粒的終端位置通過飛行運(yùn)動(dòng)軌跡的調(diào)整被動(dòng)態(tài)分配以形成類似于干石墻面的排列，將任意大小和形狀的物體聚集成一個(gè)具有最小內(nèi)部空隙的質(zhì)體。如果對每個(gè)顆粒的取向和旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行了測試，甚至碰撞瞬間時(shí)的方向都可以被考慮到。
顆粒的電荷放電可以通過電子槍發(fā)射電子給顆粒，或用接近顆粒飛行路線的熱或冷的陰極釋放電子。電子槍可以發(fā)射大致與顆粒平行和相同速度的電子，以達(dá)到高捕獲率的結(jié)果。以同樣的方式可以發(fā)射正離子以使顆粒帶有更多的正電。顆粒電荷的降低可以是一個(gè)連續(xù)的或者是一個(gè)多步驟的過程。在任何點(diǎn)通過將顆粒流通過一個(gè)已知的電場或磁場，并測量每個(gè)顆粒的偏轉(zhuǎn)角可以測量實(shí)際顆粒所帶的電荷量(電荷/質(zhì)量比)。
基本設(shè)計(jì)假設(shè)采用單一的加速器管?？梢杂靡唤M相互平行并被垂直地堆疊的管，其大小大致相同于一組很長的書架。一旦技術(shù)的信心有所增加，可以將10組或更多這樣 并行的管組棧置在建筑物的天花板下方，占據(jù)其建筑的最寬度，但留有地面以上 2m的空間。為了維修方便，任何加速器管組可以沿其全部或部分長度堆棧到這個(gè)空間。當(dāng)需要重新堆棧加速器管組，與每個(gè)管連接的定位小電機(jī)進(jìn)行微調(diào)對齊。
犧牲射彈的組成可以是過冷的冰，其冰在反應(yīng)室中直接生成蒸汽(其蒸氣的壓力在深冷低溫條件下可以變得完全忽略不計(jì))。
權(quán)利要求
1.一種用于提供向目標(biāo)沖擊的設(shè)備和方法，包括 能夠發(fā)射大量顆粒的加速器； 將所述加速器與所述目標(biāo)隔開的真空間隔； 所述加速器在不同的時(shí)間以不同速度發(fā)射顆粒，使得至少ー些顆粒在所述真空間隔中相互接近并聚集為ー組以沖擊目標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述沖擊導(dǎo)致核聚變點(diǎn)火。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述加速器發(fā)射一系列順序的顆粒，所述一系列順序的顆粒中至少ー些顆粒的移動(dòng)速度比緊接前面的顆粒的移動(dòng)速度快。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述加速器發(fā)射所述顆粒的時(shí)間間隔短于單個(gè)顆粒穿過所述加速器所需的時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述加速器是線性加速器； 沿大體上平行的方向發(fā)射所述顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 至少ー些顆粒在達(dá)到所述目標(biāo)前彼此碰撞以形成團(tuán)塊，所述團(tuán)塊的密度至少是未壓縮的顆粒密度的兩倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述真空間隔在長度上大于I公里。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述真空間隔在長度上大于1000公里。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4、5、6、7、或者8中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述顆粒攜帯電荷，并且所述顆粒被電場加速。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述加速器的至少一部分包括由二相交流電驅(qū)動(dòng)的電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求
9中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述加速器的至少一部分包括由三相或更高相位的交流電驅(qū)動(dòng)的電極，使得每個(gè)顆粒在該部分中通行期間經(jīng)受大體上恒定的加速力。
12.根據(jù)權(quán)利要求
9中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 至少有ー些顆粒從所述加速器中出來后，這些顆粒上的電荷量被降低。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 至少有ー些顆粒在所述加速器和所述目標(biāo)之間的通行期間，在多于ー處的位置上，這些顆粒上的電荷量被降低。
14.根據(jù)權(quán)利要求
12中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 至少有ー些顆粒在達(dá)到所述目標(biāo)前，這些顆粒上的電荷量基本上降低到零。
15.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4、5、6、7或8中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 提供用于在單獨(dú)顆粒離開加速器后在一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處測量所述單獨(dú)顆粒的位置的機(jī)構(gòu)；提供用于在所述位置測量后修正顆粒的軌跡的機(jī)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述測量顆粒的位置的機(jī)構(gòu)包括電子相機(jī)； 所述相機(jī)的曝光包括非常短暫持續(xù)時(shí)間的光脈沖。
17.根據(jù)權(quán)利要求
15中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述修正單獨(dú)顆粒的軌跡的機(jī)構(gòu)包括迅速轉(zhuǎn)換的電極，當(dāng)顆粒從所述迅速轉(zhuǎn)換的電極附近經(jīng)過時(shí)所述迅速轉(zhuǎn)換的電極提供短暫的電場。
18.根據(jù)權(quán)利要求
15中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述修正單獨(dú)顆粒的軌跡的機(jī)構(gòu)包括迅速轉(zhuǎn)換的電流，當(dāng)顆粒從所述迅速轉(zhuǎn)換的電流 附近經(jīng)過時(shí)所述迅速轉(zhuǎn)換的電流提供短暫的磁場。
19.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4、5、6、7或8中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 激烈加熱所述目標(biāo)的至少一部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4、5、6、7或8中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 強(qiáng)烈壓縮所述目標(biāo)的至少一部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4、5、6、7或8中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 通過如下行為強(qiáng)烈壓縮所述目標(biāo)的一部分所述顆粒撞擊所述目標(biāo)的第一部分，使所述目標(biāo)加熱到輻射出能量的點(diǎn)，該輻射使所述目標(biāo)第二部分的外層蒸發(fā)，產(chǎn)生壓縮所述第ニ部分的其余部分的反作用力。
22.根據(jù)權(quán)利要求
2中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 目標(biāo)(12)在被擊中的時(shí)刻在犧牲射彈(9)內(nèi)，而所述犧牲射彈(9)已經(jīng)進(jìn)入了容器室(10)，并沿著與顆粒(13)大體上平行的方向移動(dòng)； 所述射彈具有洞(14)，所述洞(14)允許顆粒(13)通過以撞擊所述目標(biāo)(12)。
23.根據(jù)權(quán)利要求
22中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 容器室(10)包含有材料(11)，所述材料(11)至少吸收由核聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的任何中子中的一大部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求
22中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 射彈(9)通過管道進(jìn)入容器室(10)，所述管道的橫截面與所述射彈的相同或稍略大； 當(dāng)射彈(9)正在以及已經(jīng)進(jìn)入容器室(10)時(shí)，通過使射彈(9)外壁被刻壓ー或多個(gè)凹形環(huán)形腔(19)作為逃避材料的俘獲阱，來減少或消除任何企圖通過射彈(9)的外壁和管之間的縫隙從容器室(10)逃脫的氣體或等離子體，所述逃脫的氣體或等離子體進(jìn)入并污染射彈后面的真空。
25.根據(jù)權(quán)利要求
24中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述射彈(9)被充分的冷卻以使凹形環(huán)形腔(19)進(jìn)ー步地成為逃避材料的冷阱。
26.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4、5、6、7或8中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述顆粒的材料的平均原子量與所述目標(biāo)中將首先被顆粒撞擊的一部分的平均原子量相近，從而最大限度的減少瑞利-泰勒(Rayleigh-Taylor)不穩(wěn)定性。
27.根據(jù)權(quán)利要求
26中所述的設(shè)備和方法，進(jìn)ー步包括 所述顆粒主要由塑料組成； 所述目標(biāo)中將首先被顆粒撞擊的一部分主要由甲烷組成，所述甲烷中的氫由原子量大于I的同位素所取代。
28.一種點(diǎn)燃核聚變的方法，所述方法包括在說明書中描述的手段。
29.一種點(diǎn)燃核聚變的設(shè)備，所述設(shè)備包括在說明書中描述的設(shè)備。
專利摘要
在太空中，發(fā)射帶電顆粒的線性加速器可以坐落在離發(fā)射目標(biāo)很遠(yuǎn)的距離。加速器可以在幾秒鐘或更長的時(shí)間內(nèi)順序發(fā)射出具有逐漸遞增速度的顆粒序列，使顆粒同時(shí)到達(dá)發(fā)射目標(biāo)，以產(chǎn)生大量脈沖能量。因此，一個(gè)較小功率的加速器可以提供兆焦耳范圍的脈沖能量，其足以引發(fā)核聚變。為使所有顆粒在接近目標(biāo)時(shí)以極高精度集合一起，必須對顆粒的運(yùn)動(dòng)路線進(jìn)行修正。一個(gè)理想的選址是將加速器放置在地球-月球的L1點(diǎn)或L2拉格朗日(Lagrange)點(diǎn)(1)，而核聚變目標(biāo)(2)是在月球表面(3)。顆粒以掠角切向月球表面(3)，也就是說，目標(biāo)(2)是在一個(gè)大圓周上，其圓周與月球兩極相交。粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡(4)長度超過60000公里。首先，將顆粒的運(yùn)動(dòng)路線的第一個(gè)修正站選址在月球山頂，其定位可以在目標(biāo)前的150公里內(nèi)。選址也可以在地球表面，但是需要真空管來連接加速器和目標(biāo)，并且所需的加速器的功率與加速器和目標(biāo)間的距離成反比。
文檔編號G21B1/19GKCN102782767SQ201180012178
公開日2012年11月14日 申請日期2011年1月4日
發(fā)明者科林·杰克 申請人:科林·杰克導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan