Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1957, H. 46 - Den termonukleära reaktorn, av Jan Flinta
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
vara 100 resp. 500 MW, vilket svarar emot
genererade värmeeffekten 400 resp. 2 000 MW.
Vid start måste magneteffekten tillföras utifrån
liksom starteffekten.
Magnetlindningen placeras lämpligen som
kylmantel inuti vakuumkammaren.
Kylsystemet skall då ta upp det joulska värmet,
strålningsvärmet, konvektionsvärmet och den
utpumpade gasens värmeinnehåll. Den
förbrukade gasen bör pumpas radiellt ut mellan
mag-netspolens med flytande metall kylda
lindningsvarv, som alltså fungerar även som en
värmeväxlare.
Det har i många fall uttalats att man med
vätekraft skulle kunna generera en mycket
stor effekt inom en mycket liten volym,
exempelvis 100 MW i en cylinder av 1 m längd dvs.
ca 1 000 W/cm3. Emellertid fordras att
diametern hos en praktiskt användbar
urladd-ningstoroid är minst 1 m då plasmaförlusten
annars blir för stor. En värmegenerering per
volymsenhet av 1 000 W/cm3 ger därvid en
värmetransport till plasmatoroidens yta av
25 000 W/cm2 (tabell 1, rad 17). Man kan
tänka sig att förstora den värmeöverförande
vtan 50-faldig’t och får då ett rimligt värde på
500 W/cm2.
Experiment
Vid de hittills publicerade experimenten har
man så gott som undantagslöst utfört
gasurladdningar med mycket hög ström i
förtunnade gaser. Strömbanan har i allmänhet varit
linjär eller cirkulär (i ett toroidformat
urladdningsrör). Om man räknar på den tillförda
energin, finner man att den ej räcker till att
värma upp gasen till så hög temperatur att en
termonukleär reaktion sätts i gång.
Trots detta har man på flera håll påvisat
neutronstrålning från sådana urladdningar.
Neutronerna härrör givetvis från D-D-reaktioner
vilka dock ej uppstått genom värmerörelse
utan genom acceleration av joner i plasman.
Största delen av urladdningsströmmen bäres
av de rörliga elektronerna, medan jonerna i
stort sett endast ger rymdladdningsutjämning.
När urladdningsplasman drar ihop sig, dras
en del joner med på grund av den av
rymd-laddningsstörningen uppkomna elektriska
fältstyrkan eller av den vandrande
rymdladdningen (koherent acceleration17) och accelereras
upp till energier av storleksordningen 10 keV.
Ur diagrammen för ström och kontraktion
finner man nämligen att den senare sker på
ca 0,1 us varvid den radiella förflyttningen är
ca 10 cm, dvs. jonerna får en medelhastighet
som motsvarar D+-jorier av energin 10 keV.
När urladdningen dragit ihop sig till minsta
tvärsnittet, vänder den radiella
plasmarörelsen. men de högenergetiska jonerna fortsätter
och kommer att böja av mot urladdningens
positiva ände på grund av det cirkulära
magnetiska fältet runt urladdningen. Jonerna slår
emot andra D+-joner och väggarna och ger
neutroner.
Eftersom urladdningsplasman har formen av
ett tunnväggigt cylindriskt skal, finnes
magnetfältet endast utanför skalet. Dess styrka är
omvänt proportionell mot
urladdningscylinderns diameter, eftersom strömmen i stort sett
är konstant under den radiella
sammandragningen. Under denna kommer magnetfältet att
förflyttas radiellt in mot centrum på ca 0,1 |is,
vilket ger en inducerad axiell elektromotorisk
kraft av storleksordningen 400 MV/m vid
strömmen 1 MA. Joner, som passeras av
magnetfältet, skulle därvid få en impuls, som
svarar mot ca 50 keV energi.
Hela urladdningsförloppet i de publicerade
experimenten tar ett tiotal mikrosekunder, dvs.
bortåt en miljondel av reaktionstiden för
ifrågavarande partikeltäthet i plasman, varför
ingen mätbar termonukleär effekt kan väntas
(jfr tabell 1, rad 7 där effekten per
volymsenhet beräknats för olika partikeltätheter vid
normal reaktionstid). Beaktas även erforderlig
effekt för upphettning av gasen (tabell 1, rad
10), finner man att den reaktionseffekt, som
kan erhållas under några mikrosekunder, helt
drunknar i den tillförda effekten. Dessutom
har urladdningsvolymen varit så liten att de
flesta högenergetiska jonerna försvunnit till
väggarna innan de hunnit reagera, beroende
på att magnetfältet runt urladdningsströmmen
är omvänt proportionellt mot radien och
alltså endast kan hålla kvar en mindre del av
plasman.
Något annorlunda ställer det sig om man
applicerar ett statiskt magnetfält parallellt med
urladdningens axel. Vid raka urladdningsrör
får man emellertid alldeles för stora
ändför-luster. I en toroid undviks dessa, men ett
sådant magnetfält liar hittills endast använts
för stabilisering av pinch-effekten och har inte
varit starkt nog för att hindra
plasmaförlusterna. I några fall har man använt urladdningar
i gaser vid högt tryck men ej så högt att
reaktionstiden blivit lika kort som
urladdningstiden (tabell 1, rad 3). Vidare har ej heller
urladdningsbatteriet varit så stort att
gastemperaturen nått upp i det termonukleära
området.
Lönsamhet
Bränsle
Totalt utvecklas per fusion 17,5 MeV vid
användning av litiumstrålskydd och 16 MeV vid
borstrålskydd. Energiinnehållet i D,0 blir då
23 resp. 21 MkWh/kg D20. Man kan till att
börja med bortse från den direkta
elproduktionen, vilken dock torde kunna bli 2,7
MkWh/kg D,0. Anta att D., kostar 330 kr/kg
och att regenereringen kostar 70 kr/kg.
Ut-bränningen blir 75 %, om man återvinner
deuteriet efter varje passage genom
reaktionszonen (10 % utnyttjas per passage).
Värme-energikostnaden för bränslet blir då ca 0,003
öre/kWh.
Är verkets utnyttjningstid 7 000 h/år och dess
totala effekt (även direkt eleffekt) 8 x 106 kW,
TEKNISK TIDSKRIFT 1957 jf(?57
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
