확산 억제제
Diffusion Inhibitor| 디바이스 타입 | 트로이덜 |
|---|---|
| 위치 | 미국 |
| 제휴 | NACA |
| 역사 | |
| 운용년도 | 1938–1938 |
확산 억제 장치는 작동 중인 핵융합 동력 [1]장치를 구축하려는 최초의 시도입니다.그것은 1938년 봄부터 국가항공자문위원회(NACA) 랭글리 기념항공연구소에서 설계되고 건설되었다.기본 개념은 Arthur Kantrowitz와 그의 상사 Eastman Jacobs에 의해 개발되었습니다.워싱턴DC에 있는 NACA 본사에 들키지 않기 위해 일부러 오도성 이름을 고른 것이다. 왜냐하면 그들은 그들의 상사가 그것을 알게 되면 즉시 취소될 것이라고 믿었기 때문이다.
전반적으로 이 장치는 1950년대와 60년대에 등장한 트로이덜 자기 제한 핵융합로 설계와 매우 유사했으며, z-핀치 및 토카막 장치와 물리적으로 매우 유사했다.주요 차이점은 자기장을 압축이 아닌 가두는 용도로만 사용하면서 플라즈마를 가열하는 데 전파를 사용했다는 것이다.고에너지 방출의 징후를 보이지 않는 몇 가지 초기 실험 후 NACA의 조지 윌리엄 루이스 소장은 우연히 연구실에 들어갔고 즉시 그것을 정지시켰다.
역사
1936년, 최근 콜롬비아 대학을 졸업한 Arthur Kantrowitz는 NACA의 Langley Memorial Aeronatical Laboratory에 입사했다.1938년 초, 그는 웨스팅하우스가 최근 Van de Graff 발전기를 구입하여 1932년 입자 [2]가속기를 사용하여 수소 동위원소 융합을 시연했던 마크 올리펀트의 뒤를 이어 원자력에 대한 연구를 시작한다는 결론을 내린 기사를 읽었다.그의 직속 상관인 이스트만 제이콥스도 칸트로위츠가 기사를 [3]보여줬을 때 그 개념에 관심을 보였다.
칸트로비츠는 문헌을 조사하기 시작했고, 알려진 유형의 핵 반응과 [3]별에서 일어나는 것에 대한 베테의 추측에 대한 한스 베테의 논문을 우연히 발견했는데, 이는 노벨 [4]물리학상으로 이어질 것이다.이것은 칸트로비츠가 핵융합로를 [3]건설할 수 있다는 기대와 함께 수소를 항성 내부에서 볼 수 있는 온도로 가열하는 개념을 고려하게 만들었다.이 목록에서 가장 쉬운 반응은 중수소였지만, 1932년에야 발견되었기 때문에 중수소의 공급은 극히 제한적이었다.대신 순수한 수소-수소 반응이 선택되었지만,[5] 이는 훨씬 더 높은 온도를 필요로 합니다.
칸트로위츠의 아이디어는 전자레인지에서 음식을 데우는 것과 같은 방식으로 플라즈마를 데우기 위해 무선 주파수 신호를 사용하는 것이었다.그러나 플라즈마 내의 하전 입자가 다양한 주파수를 효율적으로 흡수하기 때문에 시스템은 마이크로파 주파수를 사용할 필요가 없었다.이것은 칸트로위츠가 기존의 무선 송신기를 소스로 사용할 수 있게 했고, 그 목적을 [5]위해 150 W 발진기를 만들었다.
검출 가능한 수준의 핵융합 반응을 일으키기 위해, 이 시스템은 플라즈마를 물리적 용기를 녹일 수 있는 온도인 섭씨 1000만 도까지 가열해야 할 것이다.이러한 온도에서, 연료의 원자조차도 분리된 핵과 전자의 유체, 즉 플라즈마로 알려진 상태로 분해된다.칸트로위츠는 플라즈마가 전기적으로 충전되어 자기장에 [5]의해 움직임이 제어될 수 있기 때문에 가장 간단한 해결책은 플라즈마를 제한하기 위해 자기장을 사용하는 것이라고 결론지었다.
자기장 내에 위치할 때, 수소 플라즈마의 전자와 양성자는 자기력선 주위를 공전할 것이다.즉, 플라즈마가 솔레노이드 안에 있으면 입자가 벽에서 멀리 떨어져 있게 되지만 입자는 선을 따라 자유롭게 이동할 수 있고 솔레노이드의 끝을 따라 이동할 수 있습니다.핵융합 온도에서 입자는 시간당 수천 마일 정도의 속도로 움직이기 때문에 거의 즉각적으로 발생할 수 있습니다.칸트로비츠는 다른 많은 사람들이 그랬다는 결론에 도달했다.간단한 해결책은 입자가 링 모양의 트로이덜 [5]인클로저 주위를 흐르도록 솔레노이드를 원 모양으로 구부리는 것입니다.
제이콥스는 연구소의 책임자인 조지 W. 루이스에게 접근하여 소액의 자금을 마련했으며, 이러한 시스템은 언젠가 항공기 추진에 사용될 수 있다고 설명했다.NACA 지도부로부터 실제 목적을 숨기기 위해 그들은 그것을 "확산 억제제"[5]라고 불렀다.루이스는 5,000달러(2021년 [5]96,253달러 상당)를 제공하기로 합의했다.토러스는 물에 의해 냉각된 구리 자석 케이블로 감겨져 있었고, 동력원은 제이콥스가 만든 풍동 모터 회로에 연결되었다.그 아이디어는 매우 뜨거운 [5]물체에서 방출되는 X선으로 핵융합 반응을 측정하는 것이었다.
이 도시의 전력 공급이 제한되었기 때문에 풍동은 심야나 이른 아침에만 최대 출력으로 30분 이상 운행할 수 없었다.두 사람은 치과용 엑스레이를 찍기 위해 개발된 필름을 검출기로 사용해 기계를 작동시켰지만 아무런 신호도 찾지 못했다.라디오 발진기의 전력이 부족하다는 것이 문제라고 생각한 그들은 더 많은 전류를 공급하기 위해 회로 차단기를 수동으로 누르면서 다시 시도했다.다시 말하지만, 그 영화에는 아무것도 나오지 않았다.그들은 무언가가 원자로 중심에서 플라즈마를 잃게 한다고 결론지었지만,[6] 뚜렷한 해결책은 없었다.
그 이상의 실험은 행해지지 않았다.첫 번째 실행 직후, 루이스는 실험실을 방문하여 제이콥스의 시스템에 대한 설명을 듣고 즉시 시스템을 [7]종료했습니다.
단순한 토러스 설계로는 플라즈마를 올바르게 제한하지 못한다는 것은 나중에 이해될 것이다.솔레노이드를 둥글게 구부리면 용기의 주위를 감싸고 있는 자석이 외부 둘레에서 서로 떨어지게 됩니다.그 결과 용기 바깥쪽이 안쪽보다 더 약해집니다.이 비대칭성으로 인해 플라즈마는 중심에서 멀어지고 결국 [6][8]벽에 부딪힙니다.
레퍼런스
인용문
- ^ "Arthur R. Kantrowitz". Memorial Tributes Volume 16. National Academy of Engineering. 2012.
- ^ Oliphant, M. L. E.; Kempton, A. R.; Rutherford, Lord (1 April 1935). "The Accurate Determination of the Energy Released in Certain Nuclear Transformations". Proceedings of the Royal Society A. 149 (867): 406–416. Bibcode:1935RSPSA.149..406O. doi:10.1098/rspa.1935.0071.
- ^ a b c Hansen 1992, 페이지 1
- ^ "The Nobel Prize in Physics 1967".
- ^ a b c d e f g Hansen 1992, 2페이지
- ^ a b Hansen 1992, 3페이지
- ^ Hansen 1992, 4페이지
- ^ Dudson, Ben (24 January 2014). Toroidal confinement devices (PDF) (Technical report). p. 5.
참고 문헌
- Hansen, James (Spring 1992). "Secretly Going Nuclear". Invention & Technology. Vol. 7, no. 4.
