[发明专利]为产生X射线和粒子射线的设备以及为具有产生X射线和粒子射线的设备的聚变反应堆产生丝状辅助放电的设备及产生X射线和粒子射线的方法

说明书

本发明涉及一种用于借助于核聚变产生X射线和粒子射线的设备，所述设备包括：阳极（14）和阴极（12），所述阳极和所述阴极通过绝缘体（16）彼此分开并且彼此同轴地布置，其中所述阳极（14）和所述阴极（12）至少部分地布置在反应室中，并且所述阴极（12）具有多个阴极电极（12）；用于产生预放电的预放电装置，所述预放电形成跨所述绝缘体（16）的低欧姆桥接；包含在所述反应室内的气体；电气预放电源，特别是具有高内阻的电气预放电源，所述电气预放电源与所述预放电装置连接；以及与所述阳极（14）和所述阴极（12）电气连接的电气放电源，其中作为所述电气放电源的电气放电的结果在所述阳极（14）的前面产生密集的磁约束的等离子粒团，并且所述等离子粒团发射一个或多个离子束、一个或多个X射线束或它们的组合。

技术领域

本申请涉及一种用于借助于核聚变产生X射线和粒子射线的设备，一种具有用于产生X射线和粒子射线的设备的聚变反应堆，以及一种用于产生X射线和粒子射线的方法。特别地，本申请涉及一种借助于核聚变产生X射线和粒子射线的设备，具有用于产生定义的丝状预放电、特别是辉光放电的设备，涉及一种具有用于产生X射线和粒子射线的设备的聚变反应堆，所述设备具有用于产生定义的丝状预放电、特别是辉光放电的设备，以及涉及一种用于产生X射线和粒子射线以及定义的丝状预放电、特别是辉光放电的方法。

背景技术

在不希望限制本发明的范围的情况下，以聚变反应堆为背景描述本发明。能量消耗的增加和化石燃料的劣势导致人们寻找替代能源。这样的能源是热核聚变反应堆的聚变能，所述聚变能是几乎无限的能源。但是，仍然存在科学和技术上的挑战。

一般而言，聚变反应堆包括聚变燃料，所述聚变燃料通常由氘和氚的混合物组成或具有氘和氚的混合物，所述聚变燃料被加热至非常高的温度并保持等离子体状态一定的时间，所述等离子体状态是使用电能来产生的。所述等离子体状态包含具有足以聚变的能量的离子。为了聚变，所述离子必须保持在一起足够长的时间才能发生聚变。这可以例如通过磁约束来进行。一般而言，所述聚变反应堆的产物可以包括诸如氦的元素、中子和能量。在大多数核过程中释放的能量远大于在化学反应中释放的能量，因为将核保持在一起的结合能远大于将电子保持在核上的能量。在大多数反应堆设计中，从反应中释放出的能量被收集为热能，然后转化为电能。

已经开发了多种聚变设备，包括托卡马克反应堆、z-pinch、球形箍缩、激光、离子束或电子束和球马克。但是，这些反应堆尚未实现其目标。一个困难在于：当等离子体被加热时会出现不稳定，所述不稳定会阻止磁场将加热的离子化气体约束足够长的时间，以超过用于获得能量的营利性极限。

作为所述不稳定的可能解决方案，讨论了“密集等离子体聚焦”（dense plasmafocus，DPF）反应堆。与其他抑制不稳定的设备中的方案不同，在这些反应堆中使用自然的等离子体不稳定以在密集的等离子粒团中产生磁约束。

Lerner等人的US 7,482,607B2和EP 1 989 714 B1中描述了这样的方法和设备。在US 7,482,607B2和EP 1 989 714 B1中描述的设备具有一个阳极和多个阴极，阳极和阴极通过绝缘体彼此分开并且彼此同轴地布置。所述阳极和所述阴极至少部分地布置在反应室中。所述阳极和所述阴极被布置为使得它们可以将转矩施加到等离子粒团上。例如，所述阴极可以具有螺旋形扭曲以将转矩施加到所述等离子粒团上。替代地，可以将螺旋形线圈围绕所述阴极定位，以便将转矩施加到所述等离子粒团上并且向所述等离子粒团赋予精确定义的惯性矩。该转矩应当在充满气体的反应室中产生密集的、磁约束的等离子粒团，所述等离子粒团又产生X射线和粒子射线。

然而，在上述设备中没有精确地定义产生所述转矩的条件。因此也没有精确定义借助于核聚变产生X射线和粒子射线的过程的起始条件。

鉴于前述内容，需要用于产生X射线和粒子射线的设备和方法，该设备和方法至少在上面展示的问题领域的一些中带来了改进。

发明内容