terliizagelegglng tnj

Octrooiraad

noi/Terliizagelegglng tnj 7 4 1 5 4 2 9 Nederland

[19]

NL

[54]

Deeltjesversneller,

151]

Int.CI2.: H05H7/04, H05H13/00, H05H1/24// G21B1/02.

[71]

Aanvrager: The Kreidl Chemico Physical Kommanditgesellschaft te Schaan, Liechtenstein.

[74]

Gem.: Ir. A. Siedsma c.s. Octrooibureau Arnold & Siedsma 's-Gravenhage (ook Enschede en Breda).

[21]

Aanvrage Nr. 7415429.

[22]

Ingediend 26 november 1974.

[32]

Voorrang vanaf 26 november 1973..

[33]

Land van voorrang: Ver. St. v. Am. (US).

[31]

Nummer van de voorrangsaanvrage: 418857.

[23]

--

[61]

--

[62]

--

[43]

Ter inzage gelegd 28 mei 1975.

De aan dit blad gehechte afdruk van de beschrijving met conclusie(s) en eventuele tekening(en) bevat afwijkingen ten opzichte van de oorspronkelijk ingediende stukken; deze laatste kunnen bij de Octrooiraad op verzoek worden ingezien.

The Kreidl Chemico Physical Kommanditgesellschaft te Schaan, Vorstendom Liechtenstein» Deeltjesversneller.

,

De uitvinding heeft betrekking op een deeltjesversneller waarin ionen en/of elektronen worden aangedreven langs een vooraf bepaalde baan om een bepaalde snelheid te bereiken, bijvoorbeeld met het doel chemische of kernreacties te veroorzaken. In conventionele systemen van liét Cyclotron-type worden de deeltjes versneld in een hoogfrequent elektrisch veld opgewekt tussen holle, in segmenten verdeelde elektroden, "dees" genaamd, waarbij de deeltjes door een constant transversaal magnetisch veld worden ingesloten om naar buiten te draaien in een baan gecentreerd op de hartlijn van het veld. De frequentie van het elektrische aandrijfveld, dat intermitterend inwerkt op de deeltjes, moet gecorreleerd zijn met hun massa/ 1ading^ verhöüding die daarom gelijk moet zijn voor alle synchroon te versnellen deeltjes. Bovendien hangt het teken van de versnelling en daarmee de rotatierichting af van de polariteit van het deeltje. . Indien een poging wordt .ondernomen om een gasvormig plasma in dergelijke systemen te versnellen, dan zou de van de polariteit afhangende bewegingsrichting van de deeltjes en het verschil van hun massa/lading-verhouding turbulentie en ontijdige botsingen tussen met verschillende snelheden bewegende deeltjes veroorzaken. Het resulterende verschil in de snelheden van de stroom deeltjes belet het verwezenlijken van beheerste omstandigheden voor de gewenste kern- of chemische reacties. Bij versnellers van het type Tokomak of Betatron worden deeltjes met verschillende polariteit in tegengestelde richtingen aangedreven door een loodrecht op hun baanvlak staand magnetisch veld, waarvan de sterke monotoon stijgt tijdens elke aandrijvingscyclus. Wanneer een plasma aangedreven wordt, wordt het grootste deel van de veldenergie overgedragen aan *

de elektronen, hetgeen energieverlies en buitensporige turbulen te van de plasmas troon; veroorzaakt. Een andere bek -27.de wijze om hoge kinetische energie aan moleculaire de - '

?.s te geven is het verhitten van een gas

tot een here temperaüuur, zoals die welke door een plasmaboog wordt georc^'ceerd. Deze methode van deeltjesversnellen is echter oneconomisch, daar hij een breed gebied van deeltjes» energieën produceert, niet beperkt tot het karakteristieke niveau van een gewenste reactie, maar verdeeld in overeenstemming met de wet van Maxwell-Bolzmann van energieverdeling in een verhit gas, met daaruit volgende-afname van efficiëntie van het proces. Bovendien kunnen de ongewenste, energiebanden ook een toename geven van parasitaire nevenreacties.

• .

In een gelijk met de onderhavige aanvrage ingediende aanvrage is een systeem beschreven voor het synchroon meenemen van geladen deeltjes (electronen en/of ionen) door een magnetisch veld dat roteert met constante hoeksnelheid rond de as van een gesloten vat met een vrijwel cilindrische of torusachtige vorm, waarbij de hoeksnelheid'van het veld zodanig is gekozen, dat de deeltjes de gewenste energie verkrijgen. Indien het vermogen van het magnetische aandrijfveld per volume-eenheid een kritische grootte overschrijdt, veroorzaakt de vo-n van de versneller tijdens het starten vele deeltjes™ botsingen en een snelle ionisatie van het gehele gasvolume ir, '.at vat, gevolgd door de versnelling van een cirke 1vormige plasma-stroom tot een gemiddelde snelheid die gelijk is aan de snelheid van het roterende aandrijveld. Een extra magnetostatisch veld gericht op de as van de veldrotatie beperkt de radiaal naar buiten gerichte beweging van de plasmadeeltjes. Het is het doel van de uitvinding het effektieve gebruik in de deeltjesversneller van specifieke dynamische effecten veroorzaakt door de in ëën richting plaats vindende meeneming van zowel positief als negatief geladen deeltjes van een plasma, die een magnetisch veld doorlopen, te verhogen. Ook is het doel van de uitvinding deze meenemende beweging te gebruiken om de bewegende plasma-deeltjes binnen

7 415 4 2 9

vooraf vastgestelde stroomgrenzen te houden., in hoofdzaak door de gebalanceerde wisselwerking van elektromagnetische krachten die uitgeoefend worden door het bewegende magnetische veld en de traagheidsreactiekrachten van de aangedreven deeltjes. 5

Weer een ander doel van de uitvinding is het aandrijven van het meegenomen plasma binneii een vat in snelle heen en weer gaande oscillaties, gebaseerd op.de energiestroom vanuit het bewegende vela gedurende de deeltjasversnelling en het terugkeren van hun kinetische energie gedurende de vertraging naar hst aan-

10

gedreven veld. Deze resonantieverschijnselen betreffen de meeste van de plasma-ionen in evenredigheid nst hun massa en kannen worden gebruikt voor het verlengen van het verblijf en de wisselyarkiïigs-üijö van "plasmacseitjes In het versnellingsbak teneinde cïetita-cevan chemische of nucleaire reacties op te voeren.

IS

Ook een doel van de uitvinding Is hst verschaffen van tw^e öf meer van dergelijke oscillerende plasmastroraen die in wederzijds tegengestelde richtingen heen en weer bewegen teneinde energetische botsingen van meegenomen plasma-ionen op de snijpunten van die heen en weer gaande plas&astroraen te bewerkstel-

20

ligen. Voorts kan als doel van de uitvinding de reductie van aijdelingse expansie van de plasaastroom genoemd worden, welke zich voor zou kunnen doen tijdens de versnelling door het bewegende magnetische veld, hetgeen een gevolg is van thermische bewegin-

25

gen van de plasma-ionen en willekeurige (random) bo tsingrsef fakten. Dit wordt bereikt door magnetostatische of elektrostatische velden van relatief kleins sterkte voor het afbuigen van .plasmaionen naar de vooraf gekozen stroombaan van het plasma. Het is ook de bedoeling van de uitvinding een dichte mono-energetische

30

plasmastroom met een voornamelijk laminaire stroming langs een . vooraf gekozen open baan tet stand te brengen door net plasma intermitterend te injekteren aan het begin van de open baan en de plasma-injektie in een synchrone faserelatie rust het bewegende magnetische veld dat uitgeoefend wordt op die baan, te

3S

doen plaatsvinden. lotte' is een belangrijk doel van da uitvinding het gebruik'

74f

542Q

_

4

-

van zeer grote massastroomsnelheden bij plasmaversnellers volgens de uitvinding bereikbaar zijn, waarbij de dichtheden van de plasmastroom niet worden begrensd door de ruimteladingseffekten van ionenve7". ellers. Deze grote snelheden kunnen 5

toegepast worden in . apaalde processen voor het verkrijgen van chemische verbindingen met hoge snelheden, voor de bestuurde opwekking van nucleaire fusie van waterstofisotopen ais een bron van neutronen en thermisch vermogen, en voor het t

vormen van mechanische reactiekrachten voor de voortstuwing 10

van ruimte-voertuigen. De uitvinding is gebaseerd op het inzicht, dat de baan van. een geladen deeltje dat meegenomen wordt door een bewegend

....

magnetisch veld van een constante sterkte en snelheid, waarvan de vector loodrecht op de bewegingslijn staat, een cycloïde. 15

is waarvan de hoekpunten tangenten hebben evenwijdig aan deze bewegingsrichting en waarvan de toppunten op afstand van 21-t van . deze tangenten liggen, waarbij R de straal van een cirkel is ;. , .. die de deeltjes beschrijven rond de centrale veldvector van de meeneemzone, gezien door een waarnemer die met die veld-

20

vector beweegt. Zoals op zichzelf bekend is, wordt een geladen deeltje met massa m en lading

dat een stationair en con-

stant magnetisch veld met stérkte B binnengaat met een-lineaire snelheid v loodrecht op dat veld, afgebogen in een cirkelvormige baan waarvan de straal is gegeven door 25

__ vm_ qB " waarin R, v, m, q en B gemeten ..zijn in eenheden in hetzelfde stelsel (bijvoorbeeld meters, meters per/seconde, kilogrammen, 2 coul'-^bp en webers per m ) . Indien nu het deeltje vrijwel st:-.r.ionair is en een magnetisch veld .,met sterkte B erlangs

30

beweegt mot een snelheid v, gaat de voorgaande formule steeds op maar wordt de baan van de dèeltjjes gezien van een vast waarnemingspunt nu een"cycloïde met steek 2 R en een hoogte 2R, \>z?.e hoogte 2R representeert de mate van zijdelingse afwijking van het meegenomen deeltje dwars op de-veldbewegings-

35

lijn en moet vanzelfsprekend kleiner zijn dan.de interne breedte

i

van het vat (dat wil zeggen de afmeting loodrecht op de bewegings-

7 4 I 5 4 f §

•

•

• ;„ s -

lijn en op de veldveetor), indien botsingen tussen de deeltjes en de wand van het vat voorkomen moeten worden. Aangezien de straal R (met v en B constant) afhangt van de verhouding m/q, moet desa breedte zodanig gekozen worden, dat de deeltjes waar5

van de mass/ladingsverhouding het grootst is van de deeltjes die i,n het vat worden gebracht, te kunnen vewerken. Bij een praktische uitvoeringsvorm van de uitvindingsgedachte zoals hierboven beschreven geven fluctuaties in de magnetische veldsterkte en/of snelheid aanleiding tot afwijkingen van de

10

deeltjesbaan van een nauwkeurige cycloxdale vorm. De feitelijke gevolgde banen kunnen derhalve beschreven worden als quasicycloTdaal. Indien de geladen deeltjes willekeurig (random) ingebracht worden in of gevormd worden binnen het versnellingsvat, zullen

15

zij aan weerszijden x^an de middellijn van het vat uitgespreid worden, zodat sommige van de deeltjes kunnen beginnen op een plaats die relatief dicht bij de zijwand tegenover de convexe zijde van hun cycloïde is gelegen. Teneinde te voorkomen, dat zelfs deeltjes aan de "verkeerde" zijde van de middellijn tegen

20

een zijwand slaan, dient de afstand tussen die zijwand en de middellijn groter te zijn dan de bovengenoemde 2R met het oog op de deeltjes die de meest zijdelingse uitwijking vertonen. In principe zal een bewegend magnetisch veld dat dient voor het meenemen van geladen deeltjes langs cvcloïdale banen uni-

25

form over de gehele lengte van de baan kannen zijn. Een torusvormig vat zou dus gedragen kunnen worden tussen twes concentrische ringvormige poolschoenen met/permanente of elektrisch bekrachtigde constante • magneet, welke mechanisch met een hoge snelheid rond zijn as roteert. Sen dergelijk systeem is echter

30

niet erg praktisch aangezien

asechanische redenen de foevregings-

snelheid van het magnetische veld tamelijk laag gehouden moet "••orden. Volgens de uitvinding wordt daarom als voorkeur het rr^ekken van een bewegend.veld gezien, waarbij gebruik kan gemaakt van een stel elektromagneten, die langs de 35

t^esbaan op afstand van elkaar zijn gelegen en dia vanuit •--.-•i

frequence stroouöroa mat een bepaalde faseverschuiving

bekrachtigd worden. De tijdvariabele magnetische veldgradiënten die op deze wijze door de electromagneten worden verkregen, produceren het equivalente ef'fekt van een bewegend magnetisch veld, waarvan de t-- en en de dalen in de veldsterkte bewegen langs het stel elektromagneten in de vorm van een magnetische golf in de richting van de gradiënten. Deze electromagneten bezitten kernen op de wand van het vzc, maar indien men ze dichter bij elkaar wenst te hebben, kunnen ze ook ingericht zijn als overlappende spoelen op een gemeenschappelijk ferromagnetisch juk. Een dergelijke wijze van voeding, .soortgelijk aan die van de veldwikkelingen van een meerfase-elektromotor, maakt een selectieve omkering van de richting van het veld mogelijk (en derhalve van de hoofdrichting van de deeltjesbeweging) door het schakelen van de faseleidingen in de voedingsschakeling. Met het snel schakelen, bij voorkeur door electronische middelen, kunnen de deeltjes heen en weer bewegen langs dezelfde of complementaire, quasi '" -cycloïdale banen gedurende een onbeperkte periode tijdens welke hun kinetische energie voor het beoogde doel ter beschikking staat. Dit kenmerk van de uitvinding kan bijvoorbeeld v/orden gebruikt om voortgaande botsingen tussen twee deeltjes . die in onderling tegengestelde richtingen in aangrenzende delen van het vat heen en weer bewegen, te bevorderen» Indien h± systeem slechts twee magneten die afwisselend bekrachtigd worden met een in ëén richting verlopende stroom of met wisselstroom bij de aanwezigheid van een voorspanningsveld omvat, geschiedt de omkering van de beweging automatisch. Volgens een ander belangrijk kenmerk .van de uitvinding . kunnen de aandrijvende elektromagneten die het bewegende veld vormen met hun polaire assen - die gericht zijn op de middel- lijn van het cilindrische vat, in hoek verschoven zijn ten opzichte van elkaar, waarbij de verschuiving tussen aangrenzende elektromagneten kléiner dan 180° is teneinde de ruimtelijke orientatie varï de magnetische veldvector te variëren wanneer hij zich voortbeweegt langs de baan, waarbij de relatieve belling van die polaire assen'dan de- deeltjes dwingt een •

7

54

mm

y

bq

baan te volgen die getwist is rond de middellijn,- waardoor het aandrijvende veld successisrelijk in verschillende vlakken effektief wordt voor-de besturing van de beweging van de deeltjes, en voor het voorkomen van het uitwaaieren ervan. Hierdoor 5

wordt de-noodzaak voor een axiaal georiënteerd magnetostatisch focusseringsveld, zoals beschreven in de eerdergenoemde, gelijktijdig ingediende aanvrage voor een torusvormig vat, voorkomen, terwijl positiëve in meerdere richtingen plaatsvindende geleiding voor en inperking van de "beweging van de deeltjes wordt

IQ

bereikt 2elfs indien vaten werden gebruikt met een lineaire of niet cirkelvormige vors. Kiettemin kan de aanwezxgneid van dergelijke magnetostatische fc-Gu&s&ringsmiddelen in sQïame omstandigheden voordelen opleveren, ia de-aanwezigheid van een helicoïdale of andere getwiste

IS

Baan. In het geval een een cilindrisch vat in het bijzonder kunnen die focusseringsm-iddelen de vorm hebben van een spoel die rond het vat is gewikkeld en die doorlopen wordt door gelijk-, stroom, teneinde een constant magnetisch veld in de richting van de middellijn ervan op te wekken. Een dergelijk veld echter

20

heeft een storend effekt op de cycloxdale baan van de deeltjes en dient derhalve in sterkte beperkt te 2-ijn om de turbulentie te minimaliseren. Focusseringsvelden kunnen eveneens worden opgewekt door één of meer langwerpige magnetische organen die het vat flankeren, welke organen bij voorkeur een permeabiliteit

25

hebben van nagenoeg een

eenheid teneinde het bewegende veld

niet te verstoren. Zij kunnen dus worden gevormd door kernloze vlakke koperen spoelen of andere niat-magnetische geleidingsdraden en zij kunnen eveneens permanente gemagnetiseerde stroken van vrijwel niet-paramagnetisch materiaal zijn, dat wil zeggen

'M materiaal met een permeabiliteit die ongeveer de eenheid var., de dimensie bedraagt. Een passend materiaal hiervoor is een barium~ferrietsamenstelliiig? die op de markt gebracht wordt onder de naam IWDOX I (permeabiliteit 1,15) of'INDOX VI (permeabiliteit 1,06} door Indiana General Corporation uit Valparaiso 35

Ind. Ver. Staten van Amerika. Hét- bekrachtigen van «en stel op afstand van elkaar celsgen

8 electromagneten met een bepaald faseverschil vormt een magnetisch aandrijfveld in de vorm van een bewegende golf met afzonderlijke pieken van wisselende grootte +B en -B. De inwendige breedte van het vat zal dan gr:i..er dan 4R, zoals boven gedefinieerd, moeten zijn, teneinde beide typen cycloïden te kunnen opnemen„ Volgens een ander kenmerk van de uitvinding echter kan deze breedte worden beperkt door de aandrijvende electromagneten te bekrachtigen met een enkel polaire pulserende stroom, verkregen door een grove gelijkrichting van wisselstroom, zodat de krachtlijnen van deze magneten in dezelfde, richting gepolariseerd worden. Alle deeltjes met dezelfde polariteit zullen dus quasi cloïdale banen volgen in één richting afbuigend, die terwijl/met een tegengestelde polariteit in de andere richting zullen afbuigen. Aangezien de deeltjes met de' grootste massa/ ladingsverhouding meest positieve ionen zijn, kan,het vat zo bemeten zijn, dat de bewegingen opgenomen zullen worden' zonder zich teveel zorgen behoeven te maken over de relatief kleine afwijkingen van de bijgaande electronen. In feite zullen de electronen in hoofdzaak van de wand van het vat .afgetrokken •

j

worden door de electrostatische aantrekking van de ionenwolk, waarvan het zwaartepunt beweegt naar de „andere wand. Ongeacht het feit of het bewegende magnetische veld bestaat uit een sen.e bewegende magnetische .fluxgolven van een wisselend of niet-wisselend karakter, verdient he;t de voorkeur de fysische afstand van de opwekkende electromagneten(:af te stemmen op de "steek" van de cycloïde die beschreven wordt door de dominantedeeltjes met de grootste massa/ladingsverhouding. Aangezien dus een cycloïde met hoogte 2R een "steek." heeft gelijk aan 2R, dienen magneten gescheiden door een afstand 2 R {waarbij R voldoet aan de te eerder genoemde vergelijking) met dezelfde fase bekrachtigd/worden om deze dominante deeltjes in de pas met het veld te houden. Dit is met narr.e wenselijk in zeer dichte plasmastromen, waarin het in één. richting meenemen van alle deeltjes - ongeacht hun massa en lading - in gevaar komt door ruimte ladingen en botsingen» Door. het schuiven over een hoek van de electromagneten teneinde een schroeflijnvormige (heli-

.

-

9 «

coïdale) baan te verkrijgen, kan de steek of spoed van de schroeflijn eveneens aan deze afstand 2 R gelijk gemaakt worden. Indien de aandrijvende magneten bekrachtigd worden door wisselstromen in plaats van in één richting plaats vindende pulsvormige stromen, kan de sterkte van het bewegende veld gemodificeerd worden door superpositie van esn in één richting gericht constant, maar bij voorkeur instelbaar voorspanningsveld op de bewegende magnetische vector. Deze techniek van •/ërldbesturing is mogelijk zolang, het constante voorspanningsveld een voldoende sterkte heeft om de tegengestelde polariteit van het bewegende veld ts overwinnen. Indien de binnenkomst van een deeltje (met name een ion) In het bewegende magnetische veld in tijd samen moet vallen met een bepaalde fase van. het veld, kan de baan gevolgd door het deeltje bij de.startversnelling door het magnetische veld vooraf worden vastgesteld. Het wordt mogelijk om opeenvolgende electromagneten op te stellen langs de versnellingslij n van de deeltjes door het veld van de direkt voorgaande electromagneet teneinde een baan te verkrijgen, die vrijwel- identiek zal zijn voor alle gelijktijdig geinjekteerde deeltjes van dezelfde massa/ladingsverhouding, die derhalve min of meer parallel verlopende banen kunen volgen, 2odat een vrijwel laminaire plasmastroom ontstaat. Een dergelijke baan zal de de vorm hebben van een halve cycloïde indien de richting van de veldbeweging langs de baan niet verandert, dat wil zeggen indien de velöcradient beweegt parallel aan een vaste lijn,, die de basislijn van de halve cycloïde vormt. Door verandering van de richting van •de veldgradiënt tussen opeenvolgende electromagneten kan de vorm van de baan gemodificeerd worden en in een grensgeval kan deze baan zelfs een rechtlijnige baan benaderen. Teneinde de gewenste richtirg van da veldgradiënt te verkrijgen, strekt het tot voordeed de electromagneten uit te rusten set poolschoenen die aan elkaar grenzen langs grenslijnen die d<= middellijn van het vat snijden, welke bij voorkeur een afgevlakte buis is met een vrijwel rechtlijnige•dwarsdoorsnede, * -üs^-s. oooischoenen or- siir* hocfövlak öraacrt, Met eer- vriiwel

uniform magnetisch veld aan weerszijden van de grenslijn, is de veldgradiënt loodrecht erop gericht. Nabij het beginpunt van de baan moeten deze grenslijnen vrijwel parallel aan de middellijn van het vat 'open teneinde de geïnjecteerde deeltjes in de juiste richting e doen versnellen. 'Met toenemende snel- heid vanaf het begin naderen deze grenslijnen in toenemende mate in een richting loodrecht op de middellijn, waardoor de versnelling kleiner wordt maar de geleiding van de deeltjesstroom doorgaat. Op het eindpunt brengt de cumulatieve versnel^, ling de deeltjesnelheid op ongeveer een waarde van tweemaal de snelheid van het bewegende veld. Hierdoor worden verliezen tengevolge van ionenbotstingen en stralingseffekten vermeden en wordt het vormen van monoenergetische bundels die krachtig genoeg zijn om nucleaire reacties te starten, met name indien een aantal van dergelijke bundels uit een aantal soortgelijke versnellerstgecombineerd worden in. een gemeenschappelijk reactievat, mogelijk. Een reactor van dit-type kan dienst-doen .- als een nèutronenbron en kan ook gebruikt worden als generator voor het thermisch vermogen. Andere toepassingen van een systeem volgens de uitvinding zijn het stimuleren van chemische reacties door het versnellen van één van de reactanten tot matige snelheden waarmee ze ge-, injekteerd kunnen worden in een ander omhulsel gevuld met een geëxiteerde reactievloeistof, terwijl als alternatief ionen van verschillende reactanten tot wederzijdse botsing gebracht kunnen worden doordat ze versneld worden in verschillende delen van een gemeenschappelijk vat, met behulp van afzonderlijke stellen aandrijvende magneten teneinde in tegengestelde richtingen te bewegen. Aangezien het onderhavige systeem een nauwkeurige besturing van de ionen-energieën mogelijk maakt, kunnen produkten met een grote zuiverheid verkregen worden zonder de gelijktijdige vorming van ongewenste verbindingen. Dit omvat bijvoorbeeld de selectieve omzetting van atmosferische delen in stikstofoxiden (NO, NO2}, de synthese van ammonia (NH^) uit--, de samenstellende elementen of de omzetting van zuurstof (Oj) in ozon (0^) , de transformatie van méthaan (CH^) of ethaan (C^PIg) in acetyleen (C-H-) plus waterstof. Hogere plasmasnelheden die '

74154 2 9

gemakkelijk met de onderhavige versneller mogelijk zijn, maken het mogelijk om verbindingen te synthetiseren die bij de normale verwarmingsmethoden niet bereikt kunnen worden. Het systeem volgens de uitvinding kan ook gebruikt worden voor de implantatie van ionen in vaste objecten voor bruikbare en/of ornamentale modificatie van hun oppervlakte-karakteristiekenr bijvoorbeeld hardheid,, corrosie, weerstand of electrische geleidbaarheid. Zeer grote plasmastroomsnelheden die met versnellers volgens de uitvinding mogelijk zijn, maken het geschikt ze te gebruiken als reactiemotors voor voortstuwing en richtingsbesturing van interplanetaire ruimtevoertuigen. In alle uitvoeringsvormen worden de ionen en electronen van een plasma voortgestuwd met dezelfde snelheid langs hun banen. Als consequentie hiervan is de energie verleend aan de electronen een verwaarloosbaar deel van de energie die overgedragen. wordt op de dominante ionen. Het kenmerk van de uitvinding is van fundamentele betekenis voor nucleaire fusiereacties, aangezien hierdoor in'hogefflatede turbulentie en stralingsverliezen van dichte plasmastromen van waterstofiostopen beperkt worden terwijl het ook van belang is voor -e stimulatie van chemische reacties door de beschikbaarheid van electronen met lage energie. De uitvinding zal aan de hand van de bijgaande tekeningen nader worden verduidelijkt. In de tekeningen toont; Fig. 1 en 2 schema's die de werking van. het systeem volgens de uitvinding verduidelijken, Fig. 3 een bovenaanzicht van een torusvormige deeltjesversneller volgens de uitvinding,, Fig. 4 een dwarsdoorsnede-aanzicht volgens de lijn IV-IV' uit fig. 1 op grotere schaal Fig„ 5 een perspektivisch aanzicht van een lineaire deeltjesversneller volgens de uitvinding', Fig. 6 een perspektivisch aanzicht van een segment van de versneller uit fig. 1 voorzien van aanvullende focusseringsmid-

-

12

-

delen omvattende een stel hulpspoelen, • Fig. 7 een aanzicht gelijk aan fig. 6 waarin permanente magneten getekend zijn in plaats van de aanvullende focusseringsspoelen, 5

10

Fig. 8 een, ander aanzicht gelijk aan fig. 6, waarin andere aanvullende focusseringsmiddelen getekend zijn, Fig. 9 een schematisch aanzicht van een deeltjesversneller gelijk aan fig. 5 maar axiaal verdeeld in verschillende delen • met verschillende aandrijvingen, Fig. 10 een perspektivisch aanzicht gelijk aan fig. 5 van een deel van de lineaire versneller van een gemodificeerd ontwerp ,

15

Fig. 11 een bovenaanzicht van een eènvoudige lineaire versneller volgens de uitvinding, Fig. 12 een dwarsdoorsnede-aanzicht volgens de lijn XII-XII uit fig. 11, Fig. 13 een bovenaanzicht soortgelijk aan fig. 11 van een gedeeltelijke modificatie,

20

25

30

Fig. 14 een dwarsdoorsnede-aanzicht volgens de lijn XIV-XIV uit fig. 13, Fig. 15 een schakelschema van een voeding voor een versneller volgens de uiiviiding, Fig. 16 een schematisch bovenaanzicht van een gemodificeerde deeltjesversneller volgens de uitvinding, Fig. 17 een perspektivisch detailaanzicht op grotere schaal volgens de lijn XVII-XVII uit fig. 16, Fig. 18 een aanzicht soortgelijk aan fig. 16 van een Fig. 19 een schematisch doorsnede-bovenaanzicht van aire reactor omvattende verschillende versnellers van uit fig. 16, en . Fig. 20 een perspektivisch doorsnede-detailaanzicht deel van de reactor uit fig. 19.

<

*

7415429

modificatie, een nuclehet type van een

De figuren I en 2 tonen schematisch de principes die ten grondslag liggen aan de uitvinding. Een bewegend magnetisch veld dat zich voortbeweegt langs de middllijn C van een nietgetekend vat bestaat uit een afwisseling van noord-polen S en zuid-polen S met een fluxdichtheid B met daartussen neutrale zones 0. De grenslijnen tussen-de polaire en neutrale zones;1 2ijn

voor de duidelijkheid scherp getrokken, waarbij aangeno-

men wordt dat door elke polaire zone de veldsterkte uniform is, maar in werkelijkheid kan deze uniformiteit slechts bestaan in dwarsrichting (loodrecht op de lijn C) met een graduele reductie en uiteindelijk

omkering van de veldsterkte tus-

sen de zones N_en S. We gaan uit van een positief deeltje P^ , bijv. een zwaar ion met een grote nassa/ladingsverhouding, dat wordt ingebracht in het vat in de nabijheid van de middellijn C,dat op het opgenblik wanneer de zone N' er.langs zwaait met een snelheid v van zichzelf vrijwel geen bewegingsenergie bezit. Aangezien deze situatie gelijkwaardig is aan het injecteren van het deeltje met een snelheid -v in het statische magnetische veld met de zelfde sterkte, zal het deeltje afgebogen worden in een cirkelvormige baan met straal R = vm/gB rond een as Vj die evenwijdig loopt aan. de krachtlijnen en die in dit verband beschouwd kan worden als een veldvector. De lineaire e

beweging van deze vector met een snelheid v zet deze cirkel om in een cycloide güJ/fbaan met een steek Z - 2 "ft R en een hoogte 2R gemeten.tussen de hoekpunten en een basislijn die de toppen verbindt. De absolute snelheid van het deeltje in. de richting van de lijn, C is nul op de toppunten en 2v op de hoekpunten met een gemiddelde van v over de gehele periode. .f.

Een soortgelijk deeltje

gelegen in de zelfde zone

van het veld op het ogenblik wanneer een zone S voorbij zwaait wordt afgebogen in een cycloide baan symmetrisch aan die v.an het deel P^ . In dit geval is eveneens de hoofddeel-snelheid in de richting van de lijn C die van de bijbehorende veldvector

nl» Vo

741524 1

- 1 4 -

Een negatief geladen deeltje Pj , zoals een electron dat meegenomen wordt door zone N wordt op soortgelijke .wijze maar in tegengestelde richting als deeltje Pj afgebogen, met een'-kleinere steek z - 27ir, waarbij r de straal is van een cirkel die door dat '•iel-rond een veldvector Vy' wordt doorlopen Een ander deeltje ? 2 ~ dat megenomen wordt door een zone S volgt een cycloïde die gecentreerd is op een veldvector P 2 ", waarbij deze cycloide in de zelfde richting uitstulpt als het deeltje Pj*. De hoofdsnélheid van de negatieve deeltjes in de richting wanneer het veld voortbeweegt is eveneens v. De relatieve grootten'van de cvcloiden voor de ionen en de electronen uit figuur 1 representeren niet de werkelijke" verhoudingen van hun banen, en zijn alleen bedoeld om het principe aan te geven. De werkelijke verhouding van de afmeting van de cvcloiden van het lichte ion, het proton, t.o.v. de electronen-cycloide zal gelijk zijn aan de massaverhouding tussen protonen-electronen en bedraagt 1836 tot 1. Er kan aangenomen worden dat op een bepaald ogenblik aangegeven door het schema uit figuur 1 de zones S en'N samenvallen met de plaatsen van ;'de resp. electromagneten „dié met tegenfase-'- worden bekrachtigd, waarbij andere electromagneten in tussengelegen bekrachtigingsfasen daartussen zijn gelegen. Met de veldsterkte op elk van deze electromagneten varierend op harmonische wijze tussen +B en -B, zijn de momentane veldwaarden onderling sinusvormig gerelateerd, waarbij • 'echter op de spleten tussen deze magneten het strooiveld gevormd door de aangrenzende magneten een amplitude bezit die aanzienlijk kleiner is dan die van de sinusgolf, zodat de bewegende polaire zones fluctueren in sterkte bij het overgaan van de ene magneet naar de volgende. Dit is de reden dat de voorkeur bestaat om de afstand tussen deze magneten gelijk te maken aan een factor van de steek Z van de cycloide van de dominante deeltjes P (zie figuur 1) waarbij gewaarborgd wordt dat elk van deze deeltjes op elk toppunt aan de zelfde versnelling onderworpen wordt. De electronen P , waarvan de cycloiden over het algemeen geen geheel" aantal

-15-

magneetafstanden overspannen, worden min of meer gedwongen om de grote ionen bij te hóuden tengevolge van de electrostatische aantrekking. Kleiner positieve ionen in het plasma kunnen periodiek met het veld uit de pas vallen, maar aangdzien dit gebeuren kan op punten waar een snelheidscomponent in de voortbewegingsrichting hetzij kleiner of groter £s dan die van het veld, kan het netto-effect vrijwel nul zijn, zodat hun hoofdsnelheid ongeveer die van de dominante deeltjes is. De deeltjesversneller volgens de figuren 3 en 4 omvatten een toroidaal" vat 100 van vuurvast materiaal (bijv. kwarts), dat tegen de atmosfeer is afgedicht. Een aantal electromagneten 101-116 dragen het vat 100 op -plaatsen die langs de middellijn C op gelijke hoekafstanden zijn gelegen. Elk van deze electromagneten, zie magneet 103 in figuur 4, heeft een kern 117 met poolvlakken 1 1 7 1 1 7 " en een bekrachtigingswikkeling 118 die over. een hoogfrequente oscillator 119 verbonden is, die gemeenschappelijk is voor alle electromagneten, d.m.v. een faseverschuiving 120,welke gemeenschappelijk kan zijn voor het aantal electromagneten dl&mst de zelfde fase bekrachtigd worden . Een inlaat 121 voorzien van een stop 122 dient om electrisch geladen gas (bijv. een geïoniseerde reactant die binnenkomt.in de vorm van een verbinding} in het vat 100 te laten, terwijl een uitlaat voor de reectieproduceten getekend is ter plaatse van het verwijzingscijfer 123. De poolvlakken 117', 117" hebben een as Q die loopt door de middellijn C van het vat 100 en sluiten een hoek \ met het vlak P door die midellijn, en wel loodrecht op de .as A van de toroide loopt in. De hellingshoek varieert van de ene electromagneet naar de volgende en verandert progressief met incrementen van 45°, voor de oneven genummerde magneten 101 ((f> * 0 ) , 103 0>= 45°), 105 (0= 90°} ... alsmede voor de even genummerde magneten 102 (&= 270°), 104 (f= 315°}. 106 0} ... Het blijkt derhalve dat elke evengenummerde magneet over 90° verschoven is t.o.v. de voorbaande onevenaenummerde. /

„

i '

7 4 1 5 4 2 ©

Electrisch is het ringvormige stelsel magneten verdeeld in vier sector eft ^ S ^ S ^ S 3 , S^ waarin.de fase van de corresponderende magneten/jidentiek optreedt behalve wat betreft een omkering van dé^polariteit' tussen de aangrenzende sectoren. De eerste twee magneten van elke sector bijv. 101, 102 of 105, 106 worden dus met de zeilde féise bekrachtigd met een faseverschuiving w= 0 (secotfen S )' of - 180 sectoren S.) ' 1 •"' 3 met betrekking tot de uitgang van de gemeenschappelijke stroomvoeding 119, waarbij de-faseverschuiving 120 uit figuur 4 derhalve weggelaten ka'n 'worden in-deze omstandigheden-waarbij de draden in het geval van eve'n*genummerde sectoren eenvoudig gekruist kunnen worden. Dè laatste magneten van elke sector bijv. 10 3, 104 of 107, 108 vormen tevens een met gelijke fase bekrachtigd paar,' m e t 9 0 ° {s'ecotren S ^ S 3 ) of ^ = 270^ (secotren S 2 , S^) De aandacht wordt erop gevestigd dat deae vereenvoudigde relatie niet kritisch is en dat de fasehoek _ ' ' eveneens progressief kan varieren van de ene electromagneet tot de volgende warbij bijv.'friet30° de fasehoeken van de direct voorgaande magneten wordt overschreden• Het boven beschreven stelsel genereert in feite twee in elkaar geschoven magnetische velden dwars op de cirkelvormige middellijn C en beweegt lahgs die lijn met een snelheid gelijk aan T radialen per cyclus van de meerfasenstroom uit de bron. 119 die de electromagneten 101-116 bektachtigt» Tegel-ij,t

kertijd varieert bij het'doorlopen van een volledige cirkel de richting van de veldvector t.o.v. het baanvlak P progressief met incrementen yan ,45°, over 360°. Met uitzondering voor de negatieve en positeive deeltjes die weer gecombineerd worden tijdens de bewegingsduur , van het veld over 2 7; radialen (twee cycli wisselstroom in het zo juist beschreven stelsel), beweegt elk deeltjes over 360° tijdens elke veldomwenteling. Cycloidale golven die vrijwel evenwijdig verlopen aan de midellijn C worden gevolgd door elk deeltje, positief én negatief, zoals in het voorgaande is beschreven.

74 f 542 9

Indien de assen Q van de aandrijfelectromagneten in' :

het zelfde vlak zouden liggen, bijv. loodrecht op de as A van het vat, zouden focusseringsmiddelen die een megnetostatisch veld genereren gebruikt moeten worden om de beweging van de deeltjes te begrenzen, zodat hun cycloidale golfvormige banen '

begrensd blijven tot binnen het toroidale vat 100. Dit is ver-eist omdat het"magnetische aandrijvende veld geen tegengestelde krachten kan uitoefenen in de richting van dit veld. Dergelijke krachten die de deeltjes kunnen deen botsen met de wanden van de reactor, kunnen worden veroorzaakt door wederzijdse repulsies van afzonderlijke deeltjes, door tragheidskrachten, door de effecten van elastische botsingen tussen de deeltjes of door -de wisselwerking tussen ruimteladingen van groepen deeltjes. Met het stelsel van over een hoek verschoven aandrijvende magneten uit figuur 3 en 4 echter, wordt elke deeltjes- ' " snelheidscomponent gericht naar de wanden van het vat 100 in êên fase van de beweging van dat deeltje omgetet i,n eon comnonent evenwijdig aan de wanden van het vat in een latere fase van 2ijn beweging tengevolge van het feit dat de vectoren van het aandrijvende veld in die latere fase van de beweging hellen t.o.v. die die in het voorgaande werkzaam zijn. De cycliodale golfbeweging van de deeltjes wordt dus schroeflijnvormig getwist rond de middellijn C met de steek van een imaginair schroeflijnvormig oppervlak dat de polaire as Q omvat. Figuur 5 toont een cilindrisch vat 200, dat van het vat 100 verschilt doordat het lineair i.p.v. toroidaal is, waarbij de bijbehorende electroraagneet aangegeven is met 201 - 216. De werking is het zelfde als bij het toroidale vat 100 met als uitzondering natuurlijk dat de deeltjes slechts één keer langs elke electromagneet bewegen indien de richting van de veldbeweging niet verandert. De inlaat en de uitlaatpoorten van de reactant zijn getekend als de open einden van het cilinderische vat 200. Het reactieve gas dat de inlaat,

i '

74154 2 9

poort in gaat kan worfden geioniseerd door in figuur 5 niet getekende aanvullende : ioniseringsiaiddeleni Bij die toepassingen waarin een langdurige inperking van de bewegn^de deeltjes binnen het vat 200 gewenst is, kan de fase van de strooravoeding van de electromagneten 201 216 periodiek geïnverteerd, worden d.m.v. schakelmiddelen van het in figuur 15 getekende type teneinde de bewegingsrichting van het magnetisch veld om te keren. Een dergelijke periodieke omkering veroorzaakt de heen en weer gaande.beweging van de deeltjes van de as van'het vat 200, waarbij natuurlijk de lengte van de heen en weer gaande cyclus zodanig gekozen moet worden, dat de afstand die de »•deeltjes beslaan kleiner is dan de lengte van het vat. Figuur 6 toont een deel van het vat 100 uit figuur 1 met weglating van de aandrijf magneten 101 - 11'6 voor de duidelijkheid. Het binnen het vat 100 houden-van de lading wordt • bevorderd door de aanwezigheid van een paar gelijkstroomspoelen 124', 124"' gecentreerd op de toroidale as A (figuur 1) en twee paren relatief hellende extra spoelen 125', 126' en 125", 126", die hunconètant aanvullend veld nabij de middellijn C genereren, waardoor het centrale veld van de spoelen 124', 124'* in steïkte bêpeïkt kan worden. De spoelen 125', 126' en 125", 126" vormen een paar platte, langwerpige magnetische organen- die het vat 100 flankeren en genereren relatief hellen fluxen binnen' Het vat. Aangezien deze spoelen geen enkele ferromagnetische kern hebben, is een permeabiliteit de zelfde als die van de omringende ruimte waardoor het veld gevormd door de aandrijfihagneten ongemoeid wordt gelaten. Het zal duidelijk zijn dat soortgelijke spoelen, die i.p.v. ringvormig lineair zijn, -ook gebruikt kunnen worden, (zonder de spoelen 124', 124") bij een rechte lijn Versneller van het type uit figuur 5. In een toroidaal vat uitgerust met voldoende sterkte focusseringsifiiddelen 125', 126' en 125", 126" kunnen de coaxiale spoelen 124', 124" eveneens weggelaten worden, In figuur 7 is een equivalent stelsel getekend waarin »'

74154

29

de platte langwerpige focusseringsmiddelen de vorm hebben van parmanent gemagnetiseerde stroken met soortgelijke relatieve helling. Deze magneten die in gemodificeerde vorm ook gebruikt . zouden kunnen worden bij een lineiare versneller, zijn bij voorkeur vervaardigd uit materiaal met-een lage permeabiliteit. Figuur 8 toont een spoel 128 die eveneens door gelijkstroom wordt gevoed, welke de buis 100 omhult teneinde de lading daarvan binnen de gewenste grenzen te helpen houden. Alhoewel een dergelijke omhullende spoel niet kan voldoen als enig begrenzingsmiddel om de reeds genoemde redenen, kan het ook worden gebruikt als extra focusseringselement voor een lineaire versneller volgens figuur 5. Da axiale gerichte spoelen 124', 124" kunnen weer in sommige omstandigheden weggelaten worden. De spoel 128 behoeft niet de buis direct te omhullen, zoals getekend is maar zou groot genoeg kunnen zijn om de aandrijfelectromagneten 101 - 116 -of 201 - 216 uit figuur • -3 of figuur 5 te omringen of de electromagneten 301 - 309 uit figuur 10. Het focusseringsstelsel uit figuur 6-8 zal eveneens "gebruikt kunnen worden in een deeltjesversneller met polaire assen in ëën vlak die loodrecht staan op de hartlijn van het vat. Figuur 9 toont een lineair reactievat 200, soortgelijk aan dat uit figuur 5, hetwelk axiaal in vier secties verdeeld _ is langs dwarsvlakken X, Y, Z, Deze secties worden bestuurd door de resp. nevenstellen-aandrijfmagneten soortgelijk aan die welke getekend zijn op punt 201 - 216 die collectief aangeduid zijn met 300a, 300b, 300c, 300d. De buitenste aandrijfmagneetstellen 300a en 30Qd worden bekrachtigd met wederzijds tegengestelde fase vanuit een eerste oscillator 219', waarbij de binnenste magneetstelsels 300b en 300c eveneens bekrachtigd worden vanuit een tweede oscillator 219" met •tegengestelde fase. De laatstgenoemde oscillator in pnriodi*ik omkeerbaar onder besturing van een electronische schakelaar 230, waarbij lading in de secties bestuurf door de stelsels

74154

29

300b en 300c zodanig ingericht kunnen worden dat ze heen en weer bewegen, hetgeen'aangegeven is door de dubbele pijlen. De ladingen in de buitenste secties van het vat bewegen naar elkaar hetgeen door de enkele pijlen is .aangegeven. Op snij™ • punten X, Y, Z botsen derhalve deze ladingen met een vooraf vastgesteld energieniveau. Dergelijke botsingen kunnen worden gebruikt voor nucleaire fusie om warmte te genereren, die afgevoerd kan worden door het fluidum dat circuleert door een warmtewisselaar (niet getekend) om' elders gebruikt te worden of het moment van de botsende deeltjes kanzzodanig gekozen v/orden dat een gewenste chemische reactie wordt gestart.' Indien de reactor gebruikt wordt voor nuleaire fusie, wordt verdund deuterium en/of tritium in het rechter einde van de buis 200 getrokken via een inlaat 221-, -die voorzien is van een afsluitklep 222 in serie met een spoofklep 231, vanuit een reservoir 232 d.m.v. een vacuumpomp 233-,--die-verbonden is met een uitlaat 223 aan het linkereinde van de buis die sluitbaar is door klep 236. Deze elementen kunnen ook worden gebruikt voor het verwerken van de reactanten en de eindproducten van d«L chemische reactie die plaats vindt in het vat. . In figuur 10 zijn details getekend van een aandrijfstelsel 300 voor een lineiare versneller, welk stelsel representatief is voor één van de 'secties 300a-300d uit figuur 9. Het stelsel omvat een nevenstel electromagneten 301-309 met in hoek verschoven polaire assen soortgelijk aan één van de beide in elkaar geschoven series magneten 201, 203,-.-.-. 215 en 202, 2 0 4 , — 216 in figuur 5. Hun bekrachtigingsspoelen die niet zijn getekend worden gevoed vanuit de bron voor meerfasen wisselstroom met verschoven fasenhoeken die monotoon varieren over een steeklengte Z met incrementen van 45° gelijk aan de relatieve verschuiving van hun polaire, assen. De magn'eten 301 en 309 zijn dus in geomatrische zin evenwijdig en worden met de zelfde fase bekrachtigd teneinde in één richting verlopende fluxen óp te wkken. De figuren 11 en 12 tonan een cilindrisch vat 400» dat

741 542 9

-

21

-

coaxiaal omringd wordt door een voorspanningsspoel 424 dat met gelijkstroom wordt gevoed en waarin de deeltjes heen en weer gaand meegenomen worden langs een middellijn D door een Daar in één vlak liggende electromagneten 401', 401" waarvan de windingen 417', 417" gevoed worden uit een wisselstroonbron 419. De beide wikkelen worden bekrachtigd via rasp. dubbele gelijkrichters 440', 440" die hen voeden met grof d.w.z. nietafgevlakte gelijkgerichte stromen waarvan de pulsaties kwadratisch zijn dank zij een -90 faseverschuiver 420 tussen de bron 419 en de gelijkrichter 417". Een soortgelijk effect, maar met de halve frequentie, kan verkregen worden zonder gelijkrichters en een faseverschuiver door de beide wikkelingen uit de bron 419 te voeden met een tegengestelde fase en op de wisselstroom een gelijkstroom met een grootte gelijk aan de piekamplitude van de wisselstroom te superponeren. De resulterende wisselbekrachtiging van de magneten 401' en 401" siet de zelfde polariteit heeft het effect van het vormen van een bewegend veld dat heen en weer beweegt tussen hun polaire assen Qr en o", waarbij de meegenomen deeltjes langs de symmetrische cycloïden heen en weer bewegen. De scheiding van de polaire assen O* en Q" zal op op voordeel strekkende wijze gelijk kunnen zijn aan de steek Z van de cycloïden, die beschreven wordt door het dominante ion.' Een soortgelijke constructie voor de versnelling van geladen deeltjes langs een diametrale lijn,D binnen een cilindrisch pad 400 in de figuren 11 en 12 is getekend in de figuren 13 en 14. In figuur 14 echter is voor de duidelijkheid het vat weggelaten. Een juk 501 van ferromagnetisch materiaal dat zich uitstrekt in de richting van de diameter D, draagt een voorspanningsfocusseringsspoel 524, die coaxiaal het vat omringt en is voorzien van sleuven 541, 542 langs zijn benedenste en bovenste binnenoppervlakken liggend tegenover de brede zijden van het vat, welke sleuven in vlakken liggen loodrecht op de diameter D. De sleuven zijn verdeeld in drie overlappende groepen, van elk acht sleuven, bezet door de resp. t

74154

29

-

22

-

fasewikkelingen 'i,1^cf>2' e n ^ 3 e n gevoed vanuit de verschillen-, de faseleidingen van een niet getekende drie-fase-stroombron. De ingangen van deze wikkelingen zijn in figuur 13 aangegeven met ,|j2 '''-f 3' ' terwijl hun uitgangen:aangeduid zijn met tfl"' ^2"' ^3"'

10

15

20

25

30

J,.

fasewikkeling vormt .verschillende draadlus-

sen die electromagneten die met de zelfde en in tegenfase worden bekrachtigd, vormen. De afstand van de lussen met de zelfde fase langs de lijn D correspondeert, weer met de steek D van de cycloide die beschreven wordt door het dominantie ion. Door periodiek de fase van twee van de wikkelingen om te schakelen, bijv. de wikkelingen (f2 e n ^3 (zie figuur 15) , kan de voortgebewegingsrichting omgekeerd worden, zodat de meegenomen deeltjes heen en weer zullen bewegen binnen de begrenzingen van het vat indien de periode van deze omkering kleiner is dan de ' doorgangstijd van de deeltjes langs de diameter D. In een systeem van het type uit de figuren 11-14, kan de bekrachtiging van het gelijkspanningsspoel 4 24 of 524 gevarieerd of volledige afgesneden worden of het effect van het bewegende veld op de baan van de geladen deeltjes die in een equatoriaal vlak van het vat 400 bewegen te modificeren. In de figuren 11 en 12 waarin het bewegende veld enkelpolig is, vergroot de bekrachtiging van de voorspanningsspoel 424 in de richting waarin het veld wordt ondersteund, de effectieve waarde van B teneinde de straal R te verkleinen waardoor deeltjes net een grotere massa/ladingsverhouding verwerkt kunnen worden. In feite maakt de selectie van de juiste stroomsterfete een nauwkeurige instelling van de steek van de cycloide van het dominante ion mogelijk en laat deze corresponderen met de magneetafstand Z. In het systeem uit figuur 13 en 14 kan het statische veld van de winding 524 gelijk worden gemaakt aan het bewegende veld B, teneinde de negatieve magneetpolen -R bestaande tussen de positieve polen +B de onderdrukken waardoor de magnetische golf effectief gelijkgericht wordt. Dan kan een verdere versterking van het statische veld

,

i<

7415429

opnieuw gebruikt worden om de steek van de cycloide te veranderen alsmede de zijdelingse afwijking 2F. van het dominante ion. Een bron van instelbare gelijkstroom voor de wikkeling 524 is schematisch getekend als een batterij 545 in serie met een variabele weerstand 546. Aangezien in de versnellers uit figuren 11-14 geen magnetische kracht bestaat die de drift van de deeltjes in axiale richting voorkomt, kan electrostatisc he afstoting gebruikt worden om deze drift door deeltjes met een bepaalde polariteit, d.w.z. die welke het belangrijkst zijn voor de gewenste reactie, te voorkomen. Zoals figuur 12 toont kunnen de bovenste en benedenste eindvlakken, die bekleed kunnen worden zowel intern als extern met dunne geleidende films, verbonden worden met spanningsbron 450, in dit geval positief, -welke welke een capacitieve invloed uitoefent vanaf de buitenvlakken op de binnenvlakken, zodat daardoor een hoge potentiaal met de juiste polariteit wordt verkregen om de reactante ionen weg te houden* Figuur 15 toont een stel electromagneten 601A, 6Q1B, ó 60IC waarvan de wikkelingen 618A, 618B, SISC gevoed worden met faseverschillen van 120° vanuit een driefasen bron met faseleidingen 619x, 619y en 619z die resp. verbonden zijn met deze wikkelingen via een dubbele gelijkrichter 640 A, 640B, 640C. Een omkeerschakelaar 630 kan met de hand of automatisch bediend worden om de verbindingen tussen de wikkelingen 60IC en de faseleidingen 619y, 6l9z te verwisselen om de richting van de beweging van een magnetisch veld langs een bepaalde baan gevormd door het vat 600 te doen omkeren. Dit vat, dat slechts gedeeltelijk is getekend, kan toroidaal zijn maar zou eveneens lineair kunnen zijn of een andere vorm kunnen hebben. De polaire assen van de magneten liggen alle in een vlak dwars op de as van de toroide. en een axiaal gericht focusseerveld kan door in deze figuur een niet getekende spoel worden opgewekt of/en door ringvormige magneten van het type volgens de figuren 6 en 7. De groep magneten

74154

29

-

24

-

60IA - 60IC kan langs de andere sectoren van het vat gedupliceerd worden, waarbij corresponderend gelegen magneten van de zelfde groep met een zelfde fase bekrachtigd kunnen worden. In de getekende schakelstand is de volgorde van bekrachtiging • 601A, 601B, 60IC, zowel deeltjes meegenomen worden in de door de pijl aangegeven richting. De gelijkrichting van de fasestromen vormt een niet-varierende polariteit voor de pulserende magnetische velden van alle magneten, waarbij de noordpolen getekend zijn op de convexe zijde van het vat. Zoals in het voorgaande is verduidelijkt zullen de dominante ionen banen hebben die slechts in één richting zijn gekromd (voor een bepaalde voortplantingsrichting)zodat de breedte van het vat kleiner Is dan anders nodig;zal zijn. Indien gewenst kunnén de vaten getekend in de verschillende figuren.worden voorzien van electroden voor Ionisering van de geinjecteerde gasmoleculen. — In de figuren 16 én 17 is een versneller volgens de uitvinding getekend waarmede een laminaire plasmastroming verkregen kan worden. Deze versneller omvat een vat 700 in de vorm van een afgeplatte buis met een rechthoekige dwarsdoorsnede die gekromd is langs een half-cycloide in een vlak evenwijdig aan de hoofdvlakken, die worden bedekt door platte, plaatvormige poolschoenen 747 van een aantal electromagneten 717 voorzien van bekrachtigingswikkellngen 718. De poolschoenen grenzen langs de grenslijn 748 aan elkaar, welke In onderling evenwijdige vlakken liggen (verticaal in de weerga- ' ve van figuur 16), deze vlakken omvatten progressief groter wordende hoeken t.o.v. de middellijn C van het vat 700 met toenemende afstand t.o.v. de inlaat 721, die dienst doet voor de Injectie van geladen deeltjes in het vat. Nabij die inlaat is het vlak van die grenslijnen 748 vrijwel evenwijdig aan de middellijn C, zodat de veldgradient daarover en derhalve de richting van de veldbeweging vrijwel loodrecht staat op de richting van de deeltjesinjectie. Deze injectie wordt bestuurd door de electromagnetische klep 749, die periodiek door een pulsgenerator 750 geopend wordt als reactie op signalen uit

7415429 V

een programmeerorgaan 751, dat eveneens een hoogfrequente voedingsbron 752 activeert, die verbonden is met een paar ionizatie electroden 753 welke de inlaat 721 omringen. Het .programmeerorgaan 751 bestuurt voorts de t.o.v. elkaar geschoven bekrachtiging van de wikkelingen 713' zodanig dat de magnetische veldvector elke grenslijn 743 doorloopt op het ogenblik dat geinjecteêrde deeltjes het vlak van dia grenslijn kruisen. Het moment waarop de vector kruist valt samen met het verdwijnen van de veldgradient over de- grenslijn, hetgeen dus het moment is waarop de velden aan weerszijde van de grenslijn gelijk Is. Indien de deeltjes de eerste grenslijn bereiken (ongeveer bij de inlaat 721) met een snelheid nul (waarbij aangenomen wordt dat het momentane magnetische veld omlaag in het vlak van het papier in figuur 16 is gericht) zou de absolute snelheid v^ van het veld de deeltjes in opwaartse richting afbuigen, d.w.z. dat de lijn tangentieel verloopt t.o.v. de middellijn C. De deeltjes echter worden geïnjecteerd met een beginsnelheid v^, zodat de relatieve veldsnelheid v^ met de richting v^ een hoek £ insluit, waardoor een corresponderende helling van de deeltjesbaan verkregen wordt. De progressieve versnelling van de.deeltjes .vraagt om een corresponderende toename van de afstand van de snijpunten van de grenslijnen met de middellijn in de richting van de inlaat 721 af. De laatste grenslijn op de top van de halve cycloide staat vrijwel loodrecht op de middellijn, zodat hét bewegende veld op dat punt alleen een focusseringseffect heeft. Indien de spoelen 718 bekrachtigd worden met wisselstroom worden deeltjes geïnjecteerd in êën enkele stoot per cyclus, waarbij een ruw gelijkgerichte aandrijfstroom een salvo of stoot veroorzaakt aan het begin van elke halve cyclus. Het vat 700 heeft een uitlaat 723 in een reactiekamer 754, waarin het gevormde plasma binnen stroomt met een snelheid gelijk aan tweemaal de snelheid van het bewegende magnetische veld»

7 4 f 5 42 §

- 26 -

Door een afwijking van de paralleliteit van de opeenvolgende poolschoen-grenslijnen zoals getekend in figuur 18, kan de baan van de deeltjes veranderd worden van een vrijwel half-cycloidale vorm in een vrijwel rechtlijnige vorm, zodat zij axiaal door een recht vat 800, dat voor de rest gelijk" is aan het vat 700 uit de figuren 16 en 17, kunnen bewegen. De eerste grenslijn 848 tussen de poolschoenen 847 die in de voorgaande beschreven wijze bekrachtigd worden door de electro magneten 817 met spoelen 818, loopt vrijwel parallel aan de hartlijn van het vat C, waardoor deeltjes door hun beginsnelheid bij de injectie vrijwel axiaal, naar de- volgende grenslijn bewegen. De progressief toenemende hoek tussen de opeenvolgende grenslijnen en de middellijn C maakt de baan van de deeltjes rechter waardoor ze aan het andere einde (rechter) van het vat 800 uittreden met een snelheid die weer gelijk is aan het dubbele van de snelheid van het bewegende veld. Het zal duidelijk zijn dat andere baanvormen, tussen, die van de figuren 16 en 18, gerealiseerd kunnen worden met een verschillende richting van de poolschoen-grenslijnen. De sterkte van het aandrijvende veld dient bovendien instelbaar te zijn teneinde een versnellend plasma met dominante ionen met verschillende massa's/ladingsverhoudingen te.verkrijgen. Aangezien de doorgangstijd van het plasma eveneens afhankelijk is van de massa/ladingsverhouding van het dominante ion-; moet frequentie van de aandrijf stroom eveneens instelbaar zijn. De reactiekamer 754 uit figuur 10 kan een vloeistof of gas bevatten waarmede de geladen deeltjes die versneld zijn in het vat 700 ( of 800) een wisselwerking moet uitoefenen. Deze deeltjes zouden ook ingeslagen kunnen worden op een vast object teneinde de oppervlakte-karakteristieken daarvan te wijzigen. . Een versneller volgens de figuren 16-18 kan bijv. gebruikt worden voor het genereren van de deuterium-plasmablinde 1

7415429

met ionen-energieën boven de 20,000 .electronen-volt. Dergelijke bundels veroorzaken wanneer ze inslaan op een koud metalen doel bekleed met lithium deuteride of lithium tritide, nucleaire botsingen, welke tot gevolg hebben dat neutronen uitgezonden worden vanuit het doel met een snelheid die afhangt van de amplitude'van de deuter ium-plasma-stroora. Bestuurde

• -

neutronen-bronnen van dit type kunnen gebruikt worden in de neutron radiografie en voor de omzetting van stabiele elementen in de radioactieve isotopen, In de figuren 18 en 13 is een ander aspect van de uitvinding getoond in de vorm van een reactor voor het veroorzaken van nucleaire fusie op grote schaal als bron voor thermisch vermogen. Dit systeem omvat een ringvormig vat 960 dat een gesloten lus vormt voor de circulatie van geladen deeltjes die aan de omtrek op afstand gelegen plaatsen via vier vertakkingskanalen 961, 962, 963, 964 die elk gelijk zijn aan de halve cvcloidale versneller uit figuur 16 worden ingebracht. (In tegenstelling met het schema van het vat 700 convergeren deze vertakkingskanalen van. hun ingangseinde naar hun uitgangselnde waardoor meer ruimte verkregen wordt om de niet-getekende aandrijfmagneten onder te brengen). De geïnjecteerde geladen deeltjes vanuit deze kanalen in het vat 960 circuleren daarin onder besturing van een magnetostatisch veld evenwijdig aan de as van het vat, welk veld door een omtreksstelsel van permanente magneten 965 gegenereerd wordt, welke magneten door ringvormige poolstukken 956 en 967 gedragen worden. De sterkte van het magnetostatische veld is zodanig gekozen, dat de deeltjes met hun laminaire str ooms nelheden de wanden van de cirkelvormige baan niet treffen. Eén of meer- extra inlaten 968 (waarvan er slechts één getekend iè) dienen voor het toelaten van kleine hoeveelheden gas waarvan moleculen botsen met de hoog-energetische circulerende deeltjes teneinde neutronen vrij te maken en warmte op te wekken. De warmte wordt afcrevoerd door een koelvloeistof in een geleidingssysteem 969 dat door de wanden van een reactor»

f

741 54.29

i ~ 28

5

10

15

20

-

vat 960 loopt en wordt in de warmtewisselaar 970 overgedragen naar een tweede koelcircuit 971 teneinde afgeleverd te worden aan een belasting 972, bijv. een stoomgenerator voor electrisch vermogen. Het gebruik van de warmtewisselaar 970 isoleert de belasting tegen radioactieve verontreiniging. In een specifiek voorbeeld bevatten de plasmaburidels die ingebracht worden in het reactorvat 960 via vertakkingskanalen 9 61 - 964 een grote concentratie van deuterium ionen die versneld zijn tot 40.000 electron-vólt op het punt op hun tangentiele ingangspunt in de cirkelvormige lus. Om een stromingsdichtheid in het vat 960 te verkrijgen die aanzienlijk groter is dan die van de voedingsstromen, worden de versnellers 961-964 gelijktijdig bediend met een volledig vermogen voorafgaande aan de injectie van aanvullend deuterium via de inlaat 968. Na het starten van de nucleaire fusie, wordt de plasmastroom in de versnellers 961-964 * beperkt tot een • niveau dat compensatie biedt voor de relatief kleine stralings en turbulentie-verliezen van de vrijwel laminaire stroming in het vat 960 en voor de versnelling en ionizatie-energië, die gebruikt wordt door de relatief kleine hoeveelheden koud deuterium-gas dat op punt 968 ingebracht wordt. De grenzen 748, 848 in de figuren 16 - 18 kunnen gevormd worden door smalle luchtspleten of stroken niet-magnetisch materiaal dat geplaatst is tussen de poolschoenen.

25

, t>

74 f.54 2 9

t

.

• •

- 29 -

o.a. 74.15429

C o n c l u s i e s

— — —

i • ui m i n

l i ii m • ' i n i i

ST.

1.' Versneller voor geladen deeltjes, gekenmerkt door een vat voor het omsluiten van een stroom geladen deeltjes langs een vooraf gekozen baan en aandrijfmiddelen die naast elkaar met het vast zijn opgesteld voor het daarin vormen van een magnetisch veld dat beweegt in een voorafgekozen richting ten opzichte van - elk punt van de baan, waarbij de magnetische fluxvector van het veld op alle punten dwars gericht is op die baan, waardoor de deeltjes langs die baan in beweging worden gezet met een snelheid met een voorafgekozen relatie tot de snelheid van het bewegende

veld.

2. Versneller volgens conclusie 1, gekenmerkt door middelen voor het vormen van geladen deeltjes en het op een vooraf gekozen plaats van de baan inbrengen van die deeltjes. 3. Versneller volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de door de stroom geladen deeltjes doorlopen vooraf gekozen baan aan weerseinden open is. 4. Versneller volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de door de stroom geladen deeltjes doorlopen, "vooraf gekozen baan aan weerszijden open is. 5. Versneller volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de aandrijfmiddelen een Stel electromagneten omvat, die op afstand van elkaar langs die baan zijn opgesteld alsmede een voeding van wisselstroom die verbonden is met die electromagneten teni

einde deze met onderling verschoven fasen te bekrachtigen. 6. Versneller volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de aandrijfmiddelen een stel electromagneten omvat die op afstandvan elkaar langs de baan zijn geplaatst en een bron van wisselstroom, die verbonden is met de genoemde electromagneten teneinde deze in fase verschoven te bekrachtigen. 7. Versneller volgens conclusie 5, met-het kenmerk, dat de inwendige afmetingen van het vat loodrecht op de baan en de magnetische fluxvector vm/qB overschrijdt, waarbij B de grootte van de magnetische fluxvector, v de snelheid van het bewegende veld, a en g respektievelijk de massa en de elektrische lading van de

7 4 ! 5 4 2 9.

f

geladen deeltjes met de grootste massa/ladingsverhouding in die stroom is, waarbij de deöltjes vrij zijn om quasicycliodale bewegingen in het veld uit te voeren. 8. Versneller volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de electromagneten van het op voorafgekozen afstanden van elkaar geplaatste stel verbonden zijn met de wisselstroombron teneinde met dezelfde fase bekrachtigd te worden. 9. Versneller volgens conclusie 7, met het kenmerk, .dat de electromagneten van het stel die op een vooraf gekozen afsta van elkaar zijn geplaatst verbonden zijn met de genoemde vöedin teneinde met dezelfde fase bekrachtigd te worden en waarbij de gekozen afstand vrijwel gelijk is aan vm/qB vermenigvuldigd met 6,283. 10. Versneller volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de voeding schakelmiddelen omvat voor het periodiek doen omkerei van de relatieve fase van de bekrachtiging van de genoemde electromagneten met dientengevolge een omkering van de bewegingsrichting van het bewegefide veld langs de baan. 11. Versneller,volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de electromagneten vrijwel in hetzelfde vlak liggende polaire assen hebben en de wisselstroombron gelijkrichtmiddelen omvat vcorhet bekrachtigen van dé electromagneten met een pulserende gelijkstroom, waardqor een enkelpolig bewegend magnetisch veld wordt gevormd. 12. Versneller volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de voeding omschakelmiddëleh bevat voor het periodiek omkeren van de relatieve fase van de genoemde electromagneten met dien tengevolge een periodieke omkering van de bewegingsrichting van de beweging langs die baan, waarbij de electromagneten verdeeld zijn in een aantal nevenmagneten opgesteld langs aangrenzende secties van dif baan en verbonden met die voeding teneinde bekrachtigd te worden met een ten opzichte van elkaar geïnverteerde fase, waardoor tegengesteld bewegende componenten van het bewegende veld verkregen worden, welke bewegingen van het veld voor het aandrijven van groepen geladen deeltjes in die secties naar elkaar dienen teneinde daartussen botsingen te verkrijgen* '

74154 29

13. Versneller volgens conclusie 5, gekenmerkt door mag- . netostatische middelen voor ket in dat vat vormen van een constant magnetisch, veld vrijwel loodrecht op de magnetische fluxvector. 14. Versneller volgens conclusie 5, gekenmerkt door magnetostatische middelen voor het in dat veld vormen van een constant magnetisch veld vrijwel loodrecht op de magnetische fluxvector, waarbij het veld langwerpig is in de richting van de baan en de magnetostatische middelen een focusseringsspoe1 omvatten die dat vat omringt. 15. Versneller volgens conclusie 5, gekenmerkt door

magne-

tostatische middelen voor het vormen van een constant magnetisch veld vrijwel loodrecht op de magnetische veldvector in dat vat, waarbij de magnetostatische middelen ten minste êën langwerpig magnetisch orgaan bevatten, die dat veld flankeert en daarin een constant magnetisch veld vormt. 16. Versneller volgens conclusie 5, gekenmerkt door

magne-

tostatische middelen voor het in dat veld vormen van een constant magnetisch veld nagenoeg loodrecht op de magnetische veldvector, waarbij deraagnetostatisdiemiddelen ten minste éën langwerpig magnetisch orgaan bevatten, hetwelk het vat flankeert en waarbij dat orgaan een permanent gemagnetiseerde strook materiaal is met een permeabiliteit van de grootte van de eenheid. 17. Versneller volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het vat langwerpig is en een hartlijn heeft die zich in de richting van de baan uitstrekt, ce electromagneten polaire assen hebben die de hartlijn snijden, waarbij de polaire assen van aangrenzende electromagneten over een hoek kleiner dan 180° verschoven zijn teneinde de ruimtelijke orientatie van de magnetische fluxvector te variëren, waardoor de deeltjes gedwongen zijn banen te volgen welke zijn getwist rond die hartlijn. 18. Versneller volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de electromagneten ten minste êën serie vormen waarvan de polaire assen relatief hellend zijn onder monotoon variërende hoeken. 19. Versneller volgens conclusie 18, met het kenmerk. dat een tweede serie van die electromagneten roet relatief hellende polaire assen tussen die eerste serie geschoven is, waarbij de hellingshoek van beide series electromagneten progressief met

74154 2 9

t

-

32

-

identieke incrementen varieert, en waarbij aangrenzende electromagneten van verschillende series relatief over een hoek die aanzienlijk groter is dan die incrementen is verschoven. 20. Versneller volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de aangrenzende electromagneten verbonden zijn met de voeding teneinde met vrijwel dezelfde fase bekrachtigd te worden. 21. Versneller voor geladen deeltjes,, gekenmerkt door een vat, dat een stroom geladen deeltjes langs een vooraf gekozen baan kan omsluiten en voorzien van aandrijfmiddelen die naast het vast zijn opgesteld teneinde daarin een magnetisch veld op te wekken dat beweegt in een vooraf gekozen richting ten opzichte van elk punt van die baan met de magnetische fluxvector van het veld dwars op die baan op alle punten daarvan, waarbij de aandrijfmiddelen een stel electromagneten die op afstand van elkaar langs die baan zijn opgesteld omvatten alsmede een voeding voor wisselstroom die verbonden is met de genoemde electromagneten teneinde deze te bekrachtigen timet een ten opzichte van elkaar véfëchövên fase en voorzien van middelen voor het vormen van geladen deeltjes ên het inbrengen ervan op een vooraf gekozen plaats van dié baan. 22. Versneller volgêns conclusie 1, met het kenmerk, dat het vat een aantal geleidende Oppervlakken langs de deeltjesstroom vertoont, welke oppervlakken een electrostatische potentiaal dragen voor het afstoten van geladen deeltjes met een vooraf gekozen polariteit. 23. Versneller volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de electromagneten parallelle polaire assen vertonen, en dat spoelen aanwezig zijn voor het vormen van een aanvullend statisch magnetisch veld in dezelfde richting als de genoemde polaire assen. 24. Versneller voor geladen deeltjes, gekenmerkt door een vat voor het omsluiten van een stroom geladen deeltjes langs een vooraf gekozen baan met een open einde en aandrijfmiddelen naast het vat voêr het daarin opwekken van een magnetisch veld dat beweegt in een vooraf gekozen richting ten opzichte van elk punt van de baan, waarbij de magnetische flux-

7 4 f 54' 2 9

.

•

-

33

-

t

vector op alle punten, dwars op de baan staat en waarbij de aandri j fmiddelen een steli electromagneten omvat, die op afstand van elkaar langs die baan zijn opgesteld en voorzien van een voeding voor wisselstroom die verbonden is met de electromagneten teneinde deze met een verschoven fase ten opzichte van elkaar te bekrachtigen en voorts voorzien van middelen voor het vormen van geladen deeltjes en het inbrengen ervan aan het beginpunt van die baan. 25. Versneller volgens conclusie 24, gekenmerkt door middelen voor het verlenen van een beweging aan de geladen deeltjes aan het beginpunt van de baan in een richting loodrecht op de bewegingsrichting van de magnetische fluxvector op het startpunt. 26. Versneller volgens conclusie 24, gekenmerkt door besturingsmiddelen voor het pulseren van die bron in een vooraf gekozen faserelatie met de beweging van het magnetische veld. 27. Versneller volgens conclusie 24, gekenmerkt door besturingsmiddelen voor het pulseren van de geladen deeltjesbron in een vooraf gekozen faserelatie ten opzichte van de beweging van het magnetisch veld, waarbij de electromagneten voorzien zijn van poölstukken-.met randen die elkaar begrenzen vrijwel parallel aan de baan in de nabijheid van het beginpunt ervan en die met een toenemende afstand ten opzichte van dat beginpunt op progressieve wijze een loodrechte stand ten opzichte van de hartlijn naderen. 28. Versneller volgens conclusie 27, met het kenmerk, dat de baan vrijwel rechtlijnig is. 29. Reactor voor geladen deeltjes, gekenmerkt door een centraal opslagvat dat een gesloten baan voor de circulatie van geladen deeltjes omhult, en een-.aantal vertakkingskanalen die uitmonden in dat vat in een tangentiële richting ten opzichte van de- gesloten baan op plaatsen die op afstand van elkaar zijn gelegen langs die baan, waarbij elk van de vertakkingskanalen een einde op afstand van het vat vertoont, voorzien van een bron van vrijwel gelijke aantallen positieve en negatieve deeltjes die geïnjekteerd worden in ongeveer de richting van de hartlijn van de respektievelijke vertakkingskanalen en met een

74154

29

/

-

34

-

serie electromagneten die langs die hartlijn zijn opgesteld en voorzien van besturingsmiddèlen voor het periodiek bekrachtigen van de bron voor deeltjes en de electromagneten van elk van de vertakkingskanalen tenainde een dichte stroom positieve en negatieve deeltjes te vormen, welke in dat vat circuleren. 30. Reactor volgens conclusie 29, met het kenmerk, dat het centrale opslagvat ringvormig is en is.gecentreerd op een hartlijn en voorts voorzien van magnetostatische middelen die- een constant focusserend veld vormen dat parallel ligt aan die hartlijn teneinde die dichte stroom positieve en negatieve deeltjes in circulatie langs die gesloten baan

te houden.

31. Versneller volgens conclusie 3, gekenmerkt door

een

aantal oppervlakken die electrostatische ladingen dragen voor 'het'afstoten van geladen deeltjes van een vooraf gekozen polari- • teit. 32. versneller volgens conclusie 3, gekenmerkt door een hoogspanningsbron voor het instandhouden van die electrostatische ladingen. 33. Versneller vólgens conclusie 24, met het kenmerk, dat de wisselstroomvoeding gelijkrichtmiddelen bevat voor het bekrachtigen van electromagneten met pulserende gelijkstromen teneinde een enkelpolair bewegend magnetisch veld te vormen. 34. Versneller volgens conclusie 24, met het kenmerk, dat de electromagneten zijn voorzien van poolstukken, waarvan de randen vrijwel evenwijdig aan de baan aan elkaar grenzen in de buurt van het beginpunt en op progressieve wijze met toenemendeafstand tot het beginpunt hun loodrechte stand ten opzichte van de baan naderen. 35. Versneller volgens conclusie 34, met het kenmerk, dat die baan vrijwel lineair is. 36. Versneller voor geladen deeltjes, gekenmerkt door een vat met een beginpunt, hetwelk een stroom geladen deeltjes langs een vooraf gekozen, aan één einde open baan kan omsluiten, naast het vat geplaatste aandrijfmiddelen voor het in het vat vormen van een magnetisch veld dat beweegt in een vooraf gekozen richting ten opzichte van elk punt van de baan, waarbij de magne-

7415429

-

35

-

tische fluxvector van het veld op alle punten' dwars gericht is op de baan, waarbij die deeltjes in beweging worden gezet en waarbij de aandrijfmiddelen een stel electromagneten met de poolstukken omvat, die op afstand van elkaar langs de baan zijn opgesteld, alsmede een bron voor wisselstroom die verbonden is met de electromagneten zodanig dat 2e met een verschoven fase bekrachtigd worden en. met gelijkrichtmiddelen voor het vormen van een bewegend enkelpolair magnetisch veld, waarbij de poolstukken aangrenzende randen bezitten die vrijwel evenwijdig aan de baan liggen op het genoemde beginpunt en met toenemende afstand tot het genoemde startpunt op progressieve wijze een loodrechte stand ten opzichte van de baan naderen, met middelen voor het vormen van geladen deeltjes en het inbrengen ervan op het startpunt van de baan en met besturingsmiddelen voor het pulseren van die geladen deeltjes in een vooraf gekozen faserelatie ten opzichte van het bewegende magnetische veld. 37. Versneller volgens conclusie 36,

gekenmerkt door

een aantal oppervlakken binnen het vat, die electrostatische ladingen dragen met een instelbare hoge spanningsbron voor het instandhouden van die ladingen. 38-. Versneller voor geladen deeltjes gekenmerkt door een centraal opslagvat dat een gesloten baan voor de circulatie van een gasvormige, geïoniseerde reactant omhult, welke reactant bestaat uit een vrijwel neutraal mengsel van positief en negatief geladen deeltjes, waarbij de versneller is voorzien van een serie, een constante flux opwekkende magneten langs de gesloten baan teneinde een magnetische flux instand te houden, die vrijwel evenwijdig is aan de as van de circulatie en middelen voor het verwijderen van warmte vanuit het vat, welke wordt gevormd door

chemische, elektrische of nucleaire proces-

sen, die worden gestimuleerd door de circulatie van de reactant, tan minste H n versneller voer geladen deeltjes die een geïoniseerde reactant tangentieel injekteert in een gesloten circulatiebaan, welke versneller is voorzien van een vat voor het omhullen van een stroom geladen deeltjes langs een vooraf gekozen baan met een open einde, aandrijfmiddelen opgesteld naast het

7 4 f 5 4 29

/

-

36

-

vat voor het daarin vormen van. een magnetisch veld dat beweegt


in een vooraf gekozen richting ten opzichte van elk punt van die open baan, waarbij de magnetische fluxvector van het veld dwars staat op de open baan op alle punten ervan, waardoor de deeltjes in beweging worden geL-racht en waarbij de aandrijfmiddelen zijn voorzien van een serie electromagneten met poolstukken, die op afstand van elkaar langs de open baan zijn opgesteld alsmede een wisselstroomvoeding die verbonden is met die electromagneten zodanig dat ze met verschoven fase worden bekrachtigd en door middel van gelijkrichtmiddelen voor het vormen van een bewegend enkelpolair magnetisch veld, waarbij de aangrenzende randen van de poolstukken vrijwel evenwijdig gelegen zijn aan de baan op het beginpunt en met een toenemende afstand ten opzichte van het beginpunt op progressieve wijze een loodrechte stand ten opzichte van de open baan naderen, middelen voor het ioniseren van de reactant en het inbrengen ervan aan het beginpunt van het open kanaal, voorzien van bestüringsmiddelen voor het pulseren van de geïoniseerde reactantiebron in een vooraf gekozen faserelatie ten opzichte van het bewegende magnetische veld teneinde die reactant te versnellen in een vrijwel laminaire stroming voor het verkrijgen van een turbulentie-vrije injektie en een circulatie in het centrale opslagvat, en in alle versnellingsfasen • en het centrale opslagvat oppervlakken, die elektrostatische ladingen dragen, voor het afstoten van reactantie-ionen die afwijken van hun vooraf vastgestelde banen teneinde de mate van ionenbotsing met wanden van het vat te beperken. 39. Versneller volgens conclusie 38, gekenmerkt door een instelbare hoogspanningsbron die verbonden is met de oppervlakken welke electrostatische ladingen dragen. 40. Versneller volgens conclusie 6, gekenmerkt door een opslagvat, dat de circulatie van 'geladen deeltjes langs een gesloten baan omhult, waarbij de geladen deeltjes door ten minste één versneller tangentieel-.in die baan geïnjekteerd worden. 41. Versneller volgens conclusie 6 , gekenmerkt door middelen voor het verwijderen van warmte die gevormd wordt door chemische, elektrische of nucleaire processen, die gestimuleerd wor™

-

37

-

den door die deeltjescirculatie. 42. Versneller volgens conclusie 40, gekenmerkt door magnetos tatische middelen langs die gesloten baan waarvan de magnetische fluxvector vrijwel evenwijdig aan de as van de deeltjescirculatie is gelegen. 43. Versneller volgens conclusie 40, gekenmerkt door een aantal oppervlakken, die electrostatische ladingen dragen langs die gesloten baan van het opslagvat voor het voorkomen van botsingen van geladen deeltjes met een vooraf gekozen polariteit met de wand van het vat 44. Werkwijze voor het versnellen van een mengsel van positieve en negatieve deeltjes met verschillende massa/ladingsverhoudirigen langs een open baan, gekenmerkt door het aanleggen van een magnetisch veld dat beweegt in vooraf gekozen richtin»

gen ten opzichte van elk punt van de baan, waarvan de magnetische fluxvector op alle punten van de baan dwars op de baan staat. 451 Werkwijze voor het versnellen van een mengsel van positieve en negatieve deeltjes met verschillende massa/ladingsverhoudingen langs die open baan in een nagenoeg laminaire stroming, gekenmerkt door hët periodiek aanleggen van/magnetisch veld dat beweegt in een vooraf gekozen richting ten opzichte het van elk punt van de baan eh inlaten van de geladen deeltjes op het startpunt van de baan op een vooraf gekozen tijdsrelatie met de periodiciteit van het magnetische veld. 46. Werkwijze voor het vormen van een vrijwel laminaire circulatie van een mengsel van ionen en electronen langs een vooraf gekozen gesloten baan, gekenmerkt door het versnellen van de ionen en electronen tot een nagenoeg gelijke snelheid in dezelfde richting, en het injekteren van het versnelde mengsel van ionen en electronen in een magnetisch ; veld met een constante flux, waarbij de fluxvector dwars gericht is op de snelheids vector van het doeltje ::m or; q: *. a 1 m

vrijval ovanwi jdig

gelegen is aan de as van de deeltjescirculatie.

/

Z^JT/? !

x x x x «xT * «x ** x*** x K' XXX X * X X XX j( * X

« «I * X * X KK *KX K X i | x x'x * * * * ! [« . K* XX XXXX*X s«,% S* -VVo** ' * «] I« ü* * ** i ö .1 X -1 X * K * XXXxXXXf X It J* X * it X X * X * X "f X X * X * XX IX L". -r-

s

x x

7

.J

*

' —„2k. I < *£ K* *• < *>< *A j ; i/'p*1x j; X * X j^y* XXX X X * * * X X * * XIX X X X X W Xa Jf aimgj "1" *

A/

7=.?Jr/?

74154 29

xxx rpi-x * XXX 2\X X

»

Jt. rm.

#

AX7'

741524 1

619x

FIS. 17

74 f 54 2 9

F 10.1 848

847

818 m

FIG. 19

7A

1 R A

OA

g f ^

^

J®

?É=B