Construire un réacteur à fusion 7 étapes (avec photos)
Introduction: Construire un réacteur de fusion
Oui, vous pouvez construire votre propre réacteur de fusion nucléaire dans votre maison! Mais d'abord, quelques avertissements:
-Ce projet comprend des niveaux de tension mortels. Assurez-vous de connaître votre sécurité à haute tension ou un conseiller électricien qualifié.
-niveaux potentiellement dangereux de rayons X seront produits. blindage de plomb de viewports est un must!
-Deuterium, un gaz explosif, sera utilisé. Assurez-vous de vérifier les fuites de carburant.
-Tous les autres dangers inhérents à un projet d'ingénierie de la maison de ce degré (une large gamme de blessures potentielles, des dommages au compte de chèques, et la perte de bon sens général)
Voici les matériaux minimum requis:
Etape 1: Assemblage du vide Chambre
Une qualité chambre à vide élevé est requis pour la Fusor pour fonctionner. Parfois, une chambre appropriée peut être trouvée sur eBay, mais en général il est préférable de faire un. Les pièces peuvent être scrounged pour plusieurs centaines de dollars, ou achetés neufs pour 500 $ +.
Obtenez deux hémisphères en acier inoxydable, acheter deux CONFLAT-brides correspondantes (brides 8" dans mon cas), il portait des trous pour les brides d'accessoires, puis souder TIG tous ensemble. Les brides sont généralement soit du KF ou le style Conflat. Conflat peut le voir sur l'image ci-dessous comme les brides avec boulons et KF (Kwik-bride) sont considérés comme ceux ayant seulement des crampons de maintien d'un joint torique sur la surface d'accouplement. soudure uniquement à l'intérieur, jamais à l'extérieur (puisque les fuites virtuelles peut être formé si les deux à l'intérieur et à l'extérieur sont soudées). Si vous ne l'avez jamais soudé TIG avant, il serait sage d'avoir quelqu'un avec l'expérience faire comme les soudures doivent être sans faille, sans trous d'épingle de taille ou de zones poreuses pour tenir une vide.
Après l'usinage, nettoyez soigneusement la chambre et d'éviter les traces de doigts dedans car ceux-ci dégazer, ce qui signifie à des molécules de pression sous vide dans l'huile d'empreintes digitales ou de l'huile d'usinage deviendra la vapeur et le rendre difficile de maintenir la stabilité du plasma ou d'atteindre un bon vide final niveau.
Étape 2: Préparer la pompe à vide
Installer la pompe à diffusion d'huile (ou pompe turbo si vous avez un peu de chance chapardage ou un budget plus élevé). Remplir la pompe avec de l'huile de la pompe à diffusion de qualité pour tous les niveaux de remplissage de la documentation de la pompe indique, fixer l'entrée d'une vanne qui connecte ensuite à la chambre (voir figure), et fixer la sortie à une pompe primaire mécanique capable d'atteindre au moins environ 75 (microns quelconque supérieur et de la pompe à diffusion ne fonctionne pas correctement ou l'huile va s'oxyder rapidement).
Une fois que cela est assemblé, activer la pompe mécanique et d'attendre le vide pour atteindre au moins 75 microns. Ensuite, vous pouvez tester la pompe à vide en tournant la chaudière sur la pompe de diffusion. Après qu'il se réchauffe (peut prendre un certain temps), le vide devrait rapidement descendre en dessous de la gamme unique de microns.
Étape 3: Construire la grille intérieure
La grille intérieure (où la haute tension est appliquée) doit maintenant être construite et fixée à une traversée de haute tension.
Il est préférable d'utiliser un métal tel que le tungstène pour les fils de grille, car il a un point de fusion très élevé, et la grille devenir extrêmement chaud pendant des courses de haute puissance.
Cela peut être construit comme vous le souhaitez, aussi longtemps qu'il ressemble à une forme sphérique d'environ 1-1,5 pouces de diamètre (pour une chambre 6-8" ), il devrait fonctionner correctement.
La grille doit être fixée à l'intérieur d'une traversée électrique tel que celui illustré dans la deuxième image. Cette traversée doit être pour la tension de cathode qui sera utilisé, généralement 40kV est une bonne tension cible.
Étape 4: Monter le système Deutérium
deutérium gazeux est utilisé comme combustible pour ce réacteur de fusion. Vous aurez besoin d'acheter un réservoir de ce gaz (sauf si vous souhaitez faire l'électrolyse de l'eau lourde, ce processus ne sera pas documenté ici, mais rien de plus qu'un petit Hoffman appareil est nécessaire - le gaz de pureté supérieure peut être obtenu à partir d'un réservoir comprimé) .
Fixer un régulateur à haute pression directement au réservoir, ajouter un clapet d'aiguille très fine de dosage après cette (ou d'un orifice percé au laser dans la plage de 5 microns), puis le joindre à la chambre. Une soupape à bille peut aussi être installé entre le régulateur et la soupape à pointeau étant donné que les vannes à pointeau sont pas robinets d'arrêt.
Étape 5: High Voltage
Si vous pouvez acheter un approprié pour une utilisation de fusion d'alimentation (de temps en temps, mais pas de surplus on trouve couramment), la haute tension devient très simple. Il suffit de prendre la sortie de l'40kV alimentation négative et la joindre à la chambre avec une haute tension physiquement grand 50-100k résistance de charge ohms en série (suffisamment grand pour que sa longueur ne clignote-dessus si 40 kV est appliquée à un cycle de plasma -away ou décharge d'arc).
La difficulté est qu'il est souvent difficile, voire impossible de trouver une alimentation en courant continu entièrement assemblé appropriée de ce niveau de tension qui est abordable pour le scientifique amateur.
Sur la photo est ma haute fréquence paire de transformateurs de ferrite, avec un multiplicateur 4 étages vu derrière elle.
Si une alimentation entièrement assemblé (généralement fabriqués soit par Glassman ou Spellman), il y a quelques options:
-Trouver un transformateur à rayons X et, si nécessaire soit inverser les redresseurs de polarité négative ou ajouter Redresseurs si elle n'a pas (un noyau de transformateur à rayons X n'aura pas Redresseurs, il sera probablement si elle est dans son réservoir d'huile)
-Construire une alimentation ferrite haute fréquence de commutation. Voilà ce que je l'ai fait, mais il faut un peu d'expérience EE depuis plusieurs aspects doivent être résonnante et si jamais elle est prise hors de l'air, les transistors grillera. Probablement pas la meilleure option pour les personnes ayant peu de fond électrique.
Étape 6: Configuration Neutron Détection
La preuve de fusion (et une analyse quantitative de la quantité de fusion) est obtenue par détection d'un rayonnement de neutrons, le sous-produit d'une réaction de fusion D-D. Il y a trois options qui seront décrites. Ils sont dans l'ordre décroissant de facilité d'installation.
-Une bulle Neutron dosimètre
Un dosimètre à bulles est une petite unité avec un gel dans ce qui forme des bulles lorsque ionisé par le rayonnement neutronique. C'est la meilleure forme de détection de neutrons disponibles depuis tout ce que vous avez à faire est de démonter la et mettez-le à côté du Fusor. Certains des inconvénients sont qu'il est un détecteur d'intégration qui signifie tout ce que vous obtenez est un nombre total d'émission de neutrons sur le temps qu'il a été utilisé, au lieu d'un taux de neutrons instantanés. De plus, ils sont un peu difficiles à obtenir depuis la seule entreprise pour les faire est Bubbletech au Canada, qui a un minimum de 3 avec la livraison raide et la manutention (comptez dépenser 700 $ + en cas de commande directement auprès d'eux pas dans un achat de groupe). De plus, ils ont tendance à être assez usés après une année de la durée de vie (bien que j'ai gardé le mien dans un récipient de stockage réfrigéré à 50 ° F et il semble être comme nouveau après je pense que plus d'un an). L'avantage est que les données d'étalonnage est fourni avec l'achat et bien sûr, il est facile.
NIM Configuration: Si vous avez choisi d'effectuer une installation NIM comme je l'ai, la disposition typique est une charge pré-amplificateur sensible à la tête du tube proportionnel, qui est branché sur une alimentation électrique à haute tension de génération de tension de polarité positive appropriée pour la tube (dans la plage de 800V-2kV en général). L'amplificateur raccorde également à un amplificateur de mise en forme, qui est suivie par un analyseur à canal unique (pour le réglage du niveau de discrimination de détection), suivi d'un compteur d'impulsions et / ou un capteur de vitesse.
Montré dans la première image est ma configuration NIM, la seconde image est le pré-amplificateur fixé à un tube d'hélium-3 modéré, la troisième image est un détecteur de bulles après l'exposition aux neutrons.
Étape 7: Fire It Up (et croisez les doigts)
Le temps de l'activer (ne pas oublier de couvrir les fenêtres / caméras avec le plomb! Aussi les rayons X peuvent répandrai de céramique Traversées les diriger si loin des gens. Il est une bonne idée d'être suivi pour les rayons X où tout les gens sont présents). La procédure de base est le suivant:
-Allumez la pompe de dégrossissage et attendez la pression de soutien suffisant, tourner sur la diffusion ou de la pompe turbo et attendre qu'elle se mette complètement ou atteindre la vitesse de fonctionnement
-retour des gaz La chambre (avec la vanne entre la diffusion / pompe turbo et la chambre)
-Si jamais ouvrir légèrement la soupape à pointeau vers le réservoir de deutérium
-Mettez la haute tension jusqu'à ce que soit le plasma établit sur l'appareil photo, ou que vous avez atteint 40kV et rien ne se passe (ne pas oublier, vous obtenez seulement une chance dans votre vie bousiller avec des tensions de ce degré)
-Si rien ne se passe, garder admettre plus de gaz et la pression devrait continuer à monter. Plasma devrait se former autour 40kV à environ 10-15 microns de deuterium.
Si tout va bien, vous devriez voir sur votre appareil photo l'image ci-dessous, et vous devriez détecter les neutrons à ce stade.
L'opération est un acte d'équilibrage tout à fait, puisque la tension est contrôlée à la fois par l'alimentation, mais aussi par la courbe de Paschen et la loi d'Ohm relative à la pression dans la chambre. Grande patience est nécessaire pour « obtenir le blocage de celui-ci », mais après cela, il devient très simple à exécuter. L'opération peut être aidé par un canon à ions qui ne sera pas abordée dans cet article.