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Ali Pourahmads Erfindungen | Kategorie: Neue Erfindungen in der Welt | Verwandte Themen: Wissenschaftliche Entdeckungen und technologische Erfindungen
Plasmastabilitäts-Zeitsteuerung mittels zweier Tokamak-Kernfusionsreaktoren zur Erzeugung eines alternierenden Energiezyklus | Stromerzeugung mittels Kernfusion in einem Tokamak-Reaktor
◉ Innovation: Plasmastabilität in der Kernfusionsreaktion durch Erzeugung eines alternierenden Energieproduktionszyklus in einem Tokamak-Reaktor
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
◉ Kategorie: Neue Erfindungen von Erfindern weltweit
◉ Einleitung und Ziele:
In diesem Artikel beschreiben wir kurz die Idee, die bei der Stabilität des Plasmas freigesetzte Energie auf einer kurzen Zeitskala mithilfe zweier Tokamak-Kernfusionsreaktoren zu nutzen, um einen alternierenden Zyklus in der Energieerzeugung zu schaffen.
Die Nutzung von Kernreaktionen zur Energiegewinnung erfolgt auf zwei Wegen: Kernfusion und Kernspaltung. Beide Methoden unterscheiden sich grundlegend in ihren Abläufen. Bei der traditionellen Kernspaltung wird Energie freigesetzt, indem schwere Atomkerne durch Neutronenbeschuss eines großen, schweren Isotops gespalten werden. Bei der neueren Methode, der Kernfusion, werden leichtere Elemente so einander angenähert, dass zwei Atomkerne (positive Ionen) kollidieren und zu einem größeren, schwereren Atom verschmelzen. Diese einfache Definition der Kernreaktionen beider Methoden verdeutlicht den fundamentalen Unterschied in der Funktionsweise dieser Technologien. Die Kernfusion bietet das Potenzial, sehr saubere und sichere Energie zu gewinnen und gilt daher als umweltfreundliche und beliebte Methode. Die Entwicklung der Kernfusion erscheint somit vorteilhafter als die potenziellen Risiken radioaktiver Abfälle bei der Kernspaltung.
◉ Innovation: Plasmastabilität in der Kernfusionsreaktion durch Erzeugung eines alternierenden Energieproduktionszyklus in einem Tokamak-Reaktor
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
◉ Kategorie: Neue Erfindungen von Erfindern weltweit
Obwohl sowohl bei der Kernspaltung als auch bei der Kernfusion eine enorme Energiemenge durch das Aufbrechen oder Verschmelzen von Atomen freigesetzt wird (weil die Masse des resultierenden Atomkerns geringer ist als die Summe der Massen der ursprünglichen Teilchen), besteht der wichtige Unterschied zwischen diesen beiden Methoden darin, dass wir bei der Fusionstechnologie eine viermal höhere Energieausbeute erzielen, was die Aufmerksamkeit der meisten Energieerzeugungsunternehmen auf sich gezogen hat. Hinzu kommt, dass bei dieser Technologie keine Risiken durch radioaktiven Abfall entstehen. Als Brennstoff für einen Kernfusionsreaktor dienen die sauberen und sicheren Isotope Tritium (Wasserstoff 3) und Deuterium (Wasserstoff 2), die eine saubere und sichere Ausbeute an Neutronen und Heliumisotopen gewährleisten. Die spaltbaren Isotope, die bei der Kernspaltung eine Kettenreaktion auslösen können, sind die Elemente Uran-235 und Plutonium-239. Diese gelten als Hochrisiko-Isotope, da bei der Kernzerfallsreaktion ein instabiles Element nach der Umwandlung in mehrere andere Elemente radioaktive Strahlung aussendet (Vermehrung von Tochterkernen mit stabilerer Masse und Energie als der Mutterkern).
Natürlich benötigen Menschen in einigen Fällen (z. B. zur Behandlung von Krebs) weiterhin Radioisotope aus Uran, beispielsweise für die Strahlentherapie. Radioaktive Isotope des Uran-235, wie etwa Molybdän-99, bilden die Grundlage für nuklearmedizinische Bildgebungsverfahren. Auch die Analyse der chemischen Zusammensetzung von Lebensmitteln und der Nachweis schädlicher Lebensmittelverunreinigungen sind nur mithilfe bestimmter radioaktiver Uranisotope möglich. Darüber hinaus wird Uran in der Geologie, Archäologie und anderen Industriezweigen als Bauelement eingesetzt. Die vielfältigen und essenziellen Anwendungen von Uranisotopen außerhalb der Energieerzeugung dürfen daher nicht außer Acht gelassen werden. Angesichts der hohen Anzahl an Reaktionen, die bei der Kernspaltung zur Erzeugung der enormen Energiemengen für die Stromerzeugung erforderlich sind, besteht jedoch die Gefahr, dass die Welt bei einer ausschließlichen Nutzung der Kernspaltung zur Energiegewinnung in absehbarer Zeit mit den Gefahren von Strahlung, radioaktiven Abfällen und möglichen Unfällen im Zusammenhang mit deren Lagerung konfrontiert wird.
◉ Innovation: Plasmastabilität in der Kernfusionsreaktion durch Erzeugung eines alternierenden Energieproduktionszyklus in einem Tokamak-Reaktor
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
◉ Kategorie: Neue Erfindungen von Erfindern weltweit
Trotz der möglichen Folgen des Ausbaus großer Kernspaltungsreaktoren erscheint die weitere Forschung und Entwicklung sauberer und risikofreier Kernfusionstechnologie derzeit als eine der logischsten Lösungen, insbesondere da die Fusionsenergie deutlich mehr Energie liefert als die Kernspaltung. Trotz der kontinuierlichen Bemühungen von Kernenergieexperten und -ingenieuren weltweit scheint der Weg zur Kommerzialisierung dieser Technologie und zur Erzeugung einer sich selbst erhaltenden Fusionskaskade im Plasma jedoch noch weit. Das in einem Fusionsreaktor erzeugte Wasserstoffplasma muss drei wesentliche Produktparameter aufweisen: ausreichende Temperatur, geeignete Dichte und eine lange Verweilzeit, damit die nachfolgende, kontinuierliche Reaktionskette im Reaktor ablaufen kann. Bislang wurden verschiedene Theorien zur Erzeugung eines kontinuierlichen Reaktionszyklus im wissenschaftlichen Entwicklungsstadium der Fusion vorgeschlagen, doch die langfristige Kontrolle der Plasmadichte und der Plasmaströmung bleibt weiterhin ein Problem. Mit anderen Worten: Die größte und wichtigste Herausforderung, die die Menschheit bisher daran gehindert hat, durch saubere Fusionstechnologie kontinuierlich Energie zu gewinnen, ist die Unfähigkeit, das Austreten hochenergetischer Teilchen in Fusionsreaktoren zu verhindern, da dies den Anstieg der Dichte und Temperatur des Plasmas verhindert, der für die Aufrechterhaltung einer Kettenreaktion in einer sich selbst erhaltenden Kernfusionskaskade notwendig ist.
Einer der Gründe für die weite Verbreitung der traditionellen Kernspaltungstechnologie zur Stromerzeugung liegt darin, dass durch die Steuerung der Steuerstäbe die bei der Spaltung freigesetzten Neutronen zu einem stabilen, alternierenden Zyklus aufeinanderfolgender Kettenreaktionen führen – eine wichtige Eigenschaft dieser Technologie für die Stromerzeugung. Mit den jüngsten Entwicklungen in der Kernfusionstechnologie ist eine solche Kettenreaktion im erzeugten Plasma jedoch nicht möglich. Dies hat zur Folge, dass trotz der deutlich höheren Energieproduktionskapazität der Kernfusion die erzeugte Energie derzeit nicht kontinuierlich zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Angesichts dieser Einschränkung habe ich eine einfache Idee für einen intermittierenden Energieerzeugungszyklus mittels Kernfusion entwickelt. Diese Idee bedarf jedoch unbedingt einer fachlichen Begutachtung und detaillierter technischer Tests, um ihre Funktionsfähigkeit zu bestätigen. Daher stellen die in diesem Artikel beschriebene Idee und Lösung weder ein Experiment noch eine nachgewiesene technische Eigenschaft dar. Ich habe lediglich versucht, die Möglichkeit der kontinuierlichen Energieerzeugung durch eine zeitliche Verschiebung zwischen zwei Tokamak-Fusionsreaktoren auf Basis kerntechnischer Dokumentation zu analysieren und eine Lösung zur Überwindung dieser Einschränkung vorzuschlagen. Vielleicht kann diese Idee dazu beitragen, das Denken im Team zu erweitern und so mehr Lösungsansätze zur Bewältigung dieser Herausforderung zu entwickeln.
◉ Innovation: Plasmastabilität in der Kernfusionsreaktion durch Erzeugung eines alternierenden Energieproduktionszyklus in einem Tokamak-Reaktor
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
◉ Kategorie: Neue Erfindungen von Erfindern weltweit
◉ Weitere Erläuterung der Idee:
Obwohl die in diesem Artikel vorgestellte Lösung keine Änderung oder Ergänzung des Kernfusionsprozesses vorsieht, werden für Interessierte mit Grundkenntnissen der Kernfusion einige Details der wichtigsten Prozessbestandteile (im Zusammenhang mit der hier vorgestellten Idee) kurz erläutert, um ein besseres Verständnis zu ermöglichen. Bekanntermaßen werden verschiedene Methoden und Reaktoren zur Erzeugung von Kernfusion eingesetzt. Zur Umsetzung der hier vorgestellten Idee wurde jedoch die Methode des Plasmaeinschlusses in einem Tokamak-Reaktor verwendet. Ein Tokamak ist ein Reaktortyp für kernphysikalische Wechselwirkungen mit dem Ziel, ionisiertes Plasma einzuschließen und zu stabilisieren. Der Plasmaeinschluss in diesem Reaktor erfolgt mithilfe zweier Reihen von Magnetfeldern, die im Inneren des Reaktortorus angeordnet sind. Diese Magnetfelder schließen das Plasma in der Mitte und um die vertikale Achse des Reaktorzentrums ein und versuchen, das Plasma zu stabilisieren. Der Hauptgrund für den Einsatz von Magnetfeldern zur Plasmaeindämmung liegt in der extrem hohen Plasmatemperatur im stationären Zustand. Diese liegt, abhängig vom Fusionsreaktorsystem, zwischen 30 und 100 Millionen Grad Celsius – dem Temperaturbereich der Plasmastabilität. Die Stabilität des Plasmas bei solch hohen Temperaturen schafft die Voraussetzungen für die Kernfusion. Es ist offensichtlich, dass bei diesen Temperaturen, außer in starken Magnetfeldern, kein anderes festes Material mit dem Plasma in Kontakt treten und überleben kann.
◉ Innovation: Plasmastabilität in der Kernfusionsreaktion durch Erzeugung eines alternierenden Energieproduktionszyklus in einem Tokamak-Reaktor
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
◉ Kategorie: Neue Erfindungen von Erfindern weltweit
Die Hauptkabine eines Tokamaks ist eine ringförmige Magnetkammer, deren ursprüngliche Konstruktion aus dem Jahr 1951 stammt. Im Laufe der Zeit haben Ingenieure durch strukturelle Verbesserungen versucht, den Energieverlustkoeffizienten sowie die thermischen und mechanischen Belastungen der Tokamak-Reaktorstruktur zu reduzieren. Mit wenigen Unterschieden beginnen fast alle heutigen Tokamaks mit einem ähnlichen Zyklus. Zunächst wird die Innenkammer von Luft und Verunreinigungen befreit, und im Reaktor werden Bedingungen mit einem Druck erzeugt, der einem Vakuum entspricht. Anschließend wird gasförmiger Brennstoff in die Kammer eingeleitet, und gleichzeitig wird eine sehr hohe elektrische Spannung erzeugt, um das Gas zu zersetzen und zu ionisieren. In dieser Phase werden Elektronen aus dem Atomkern freigesetzt und erzeugen Plasmagasteilchen. Wenn diese Teilchen miteinander kollidieren, erhöhen sie die Temperatur des Plasmas (solange die Stabilitätskette erhalten bleibt). Entscheidend ist hierbei, dass die Wahrscheinlichkeit für die Stabilität der Plasmakette höher ist, wenn die Plasmateilchen konvexe Magnetfeldlinien nutzen. Dies ist der Grund für die konventionelle Verwendung sphärischer Tokamak-Reaktoren.
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Die Stabilität von Plasma wird üblicherweise durch drei Einschlussmethoden erreicht: Gravitations-, Magnet- und Trägheitseinschluss. Derzeit ist der Einsatz von Gravitations-Plasmaeinschluss auf der Erde nicht möglich, da er aufgrund der erforderlichen Kombination aus extrem hoher Dichte und extrem hoher Temperatur (wodurch ein Druck entsteht, der 400 Milliarden Mal höher ist als der der Erdatmosphäre) nicht realisierbar ist. Diese komplexe physikalische Kombination kann nur im Inneren glühender, massereicher Sterne wie der Sonne erreicht werden. Mit der konventionellen Methode des Magneteinschlusses (MCF) lässt sich hingegen Plasmastabilität mit geringen Mengen an Deuterium- und Tritiumbrennstoff (Dichte unter einem Milligramm bei einem Druck von nur wenigen Atmosphären) erzielen. Dies geschieht durch die Erzeugung eines induzierten Stroms und die Ionisierung des Brennstoffs in einem Tokamak-Reaktor, wodurch dieser in Plasmagas umgewandelt wird. Bei der Methode des Trägheitseinschlusses werden Laser- und Ionenstrahlen auf berechnete und präzise Weise auf die äußere Schicht des Deuterium- und Tritiumbrennstoffs (einige Millimeter Durchmesser) fokussiert, sodass der Brennstoffkern tausendfach kompakter wird als seine ursprüngliche Dichte und die Bedingungen für das Auftreten von Fusion in der Kernreaktion geschaffen werden.
Typischerweise ist das Gleichgewicht im Plasmagas ein Ergebnis des Gleichgewichts zwischen dem Innendruck des Plasmas und den resultierenden äußeren Kräften in der Vakuumkammer des Tokamak-Reaktors. Die Stabilität oder Abweichung von der Gleichgewichtsgleichung steht in direktem Zusammenhang mit drei Hauptteilen in allen Tokamak-Reaktoren, darunter: der Torusspule, dem Temperaturerzeugungssystem und dem Raumkontrollsystem für die Plasmaform. Mit anderen Worten: Einschluss, Erwärmung, Raumkontrolle und auch die Form des Plasmas werden durch diese drei Hauptteile bestimmt und durchgeführt. Die Hauptkabine (Kammer) des Plasmaeinschlusses ist eigentlich eine Anordnung komplexer Magnetfeldstrukturen, und um diese torusförmige Kammer herum sind Torus- und Polspulen entworfen und montiert. Der konstante Strom fließt durch die Torusspule und die ionisierten Teilchen rotieren um das Feld in dieser Spule. Indem eine elektrische Spannung durch die zentrale Spule geleitet wird, wird der Prozess der Plasmaerzeugung im Torus abgeschlossen. Das durch den Plasmafluss verursachte Feld ist ein polares Magnetfeld, und das resultierende Ergebnis verläuft senkrecht zum Feld und in Form einer Spirale, wodurch sich die Magnetfeldlinien um das Plasma drehen und eine magnetische Wand um das Plasma herum entsteht. Indem wir die Stärke des Magnetfelds um das eingeschlossene Plasma erhöhen, erhöht sich auch der Druck auf das Plasma, und indem wir die Menge und Richtung des Flusses in den Polspulen steuern, können wir das Plasmagas für einen bestimmten Zeitraum einschließen und es an Ort und Stelle im Gleichgewicht halten. Um jedoch das Stadium des Fusionsprozesses zu erreichen und eine selbsterhaltende gezündete Plasmakette zu erzeugen, müssen wir sehr hohe Temperaturen von 30 bis 100 Millionen Grad Kelvin erzeugen.
◉ Innovation: Plasmastabilität in der Kernfusionsreaktion durch Erzeugung eines alternierenden Energieproduktionszyklus in einem Tokamak-Reaktor
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
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In Tokamak-Reaktoren ist die Plasmaposition instabil und nichtlinear, was die Kontrolle der Plasmaposition zu einer großen Herausforderung macht. Aufgrund der D-förmigen Struktur von Tokamak-Reaktoren hängt die Stabilität der Plasmaposition von vielen Parametern ab, darunter die Stromstärke und die Größe der Referenzposition des Plasmaeingangs. Hinzu kommen weitere notwendige Einstellungen, sodass ein Tokamak-Reaktorsystem üblicherweise mehrere Betriebspunkte aufweist. Daher erfolgt die Plasmapositionsregelung intermittierend mittels intelligenter und manueller Regler unter verschiedenen Bedingungen, um in unterschiedlichen Betriebsbereichen die optimale Leistung zu gewährleisten. Das Hauptziel des Regelsystems ist es, Kollisionen des Plasmas mit den Wänden der Vakuumkammer zu verhindern und seine D-Form sowie seinen spezifischen Wirkungsquerschnitt beizubehalten, um den Fusionsprozess steuern zu können. Die nächste Herausforderung besteht jedoch darin, dass die vertikale Position der Plasmasäule in einem Tokamak-Reaktor mit D-förmigem Wirkungsquerschnitt vollständig instabil ist. Andererseits erhöht der hohe Druck der Magnetkräfte, der im Plasma Spannung erzeugt, die Instabilität der vertikalen Plasmaausrichtung, obwohl diese Spannung selbst die physikalische Instabilität des Plasmas verringert und dessen Fluss verstärkt. Der Einsatz eines geschlossenen Regelkreises mit Stromregelung in den Polspulen konnte die Plasmatemperatur jedoch bisher nicht über einen längeren Zeitraum in einem stabilen Zyklus der Kernfusionsreaktion stabil halten.
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Da dieser Artikel eine neue Lösung zur Stabilisierung des intermittierenden Energiegewinnungszyklus aus variablem Plasma vorstellt, geht das umfangreiche Thema der Kernfusionsbrennstoffe und geschlossener interner und externer Kreisläufe über den Rahmen dieses Artikels hinaus und wird daher in der Einleitung nur kurz erwähnt. Bei Interesse können Sie die vollständigen Details der Kernfusionsbrennstoffkreisläufe in zahlreichen Quellen und Artikeln zur Kernfusionstechnik nachlesen. Gemäß den diesem Artikel beigefügten Abbildungen bestehen die beiden Tokamak-Reaktoren, die zur Veranschaulichung der Theorie dieses Konzepts in Betrieb genommen werden sollen, aus einer identischen ringförmigen Anordnung zur Erzeugung eines Magnetfelds und einer vertikalen Anordnung zur Plasmaeinschließung. Selbstverständlich können auch zwei andere Kernfusionsreaktoren, Stellaratoren und Reverse-Field-Pinch-Reaktoren (RFP), zur Plasmaeinschließung verwendet werden. Aufgrund ihrer Komplexität, Kosten und des zeitaufwändigen Betriebs ist die Verwendung eines Tokamak-Reaktors jedoch die schnellste und gebräuchlichste Methode zur Erzeugung von Kernfusion. Allerdings können alle drei Reaktortypen in der vorgeschlagenen Lösung mit dem Titel "Die Möglichkeit der Schaffung eines alternierenden Zyklus der Energiegewinnung aus der Kernfusion" verwendet werden.
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◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
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Wie in den Bildern und dem Video am Ende dieses Artikels zu sehen ist, habe ich einen Abschnitt der internen Komponenten der Vakuumkammer, einschließlich Blanket-Tank, Vakuumgefäß und LIB, in einer 3D-Animation nachgebildet, um allen Interessierten ein besseres Verständnis der Tokamak-Struktur zu ermöglichen. Im ringförmigen Tunnelraum der Vakuumkammer wird ein stabiler Niederdruck erzeugt, um das Plasma einzuschließen und so den Tokamak-Reaktor während der Tritiumgewinnung aufrechtzuerhalten. Die erste Innenwand des Tokamak-Reaktors dient als primäre Barriere zwischen der Temperatur des überhitzten Plasmas und dem Strukturmaterial des Kernfusionsreaktors während des Neutronenbeschusses und minimiert den Tritiumaustritt nahezu vollständig. Würde der Tritiumaustritt in dieser Wand nicht kontrolliert, käme es zum Eindringen, zur Zerstörung und Versprödung des Materials der nachfolgenden Schichten im Tokamak-Reaktor und somit zu Temperaturverlusten im Brennstoffkreislauf. Am unteren Ende der Blanketwand befinden sich außerdem Vorrichtungen, die mit dem Divertor in Verbindung stehen, wo Partikel und andere Nebenprodukte der Fusionsreaktion über die Abgase abgeführt werden.
Außerhalb des Primärrings sind mehrere Wärmetauscher angebracht, um Wärme aus der Kernreaktion in den Sekundärring zur Stromerzeugung oder für andere industrielle Prozesse zu übertragen. Aufgrund des erforderlichen sehr hohen Wärmetransfers der Vakuumkammer im stabilen Plasmazustand und der gleichzeitigen Möglichkeit von Tritiumleckagen stellt die unvollständige Dichtigkeit der Zwischenwärmetauscherlegierung weiterhin eine Einschränkung für den Langzeitbetrieb der Kernfusion in einem Tokamak-Reaktor dar. Tritiumleckagen und die Instabilität der Plasmatemperatur bei kontinuierlichen und langfristigen Kettenreaktionen sowie andere technische Probleme, die derzeit die kontinuierliche Stabilität der Kernfusionstechnologie verhindern, veranlassten mich, die Möglichkeit der Kombination des kurzfristigen Plasmastabilitätszyklus mithilfe der zwischen den beiden Tokamak-Reaktoren erzeugten Überschussenergie zu erwägen. Auf diese Weise wird die aus der kurzfristigen Plasmastabilität in einem unabhängigen Reaktor gewonnene Überschussenergie gespeichert und in eine elektrische Antriebsspannung für einen weiteren, parallel geschalteten und identischen Reaktor umgewandelt. Dieser Zyklus wiederholt sich dann kontrolliert im Kernfusionszyklus.
◉ Innovation: Plasmastabilität in der Kernfusionsreaktion durch Erzeugung eines alternierenden Energieproduktionszyklus in einem Tokamak-Reaktor
◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
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Um dieses Ziel zu erreichen, werden zwei Tokamak-Fusionsreaktoren benötigt, die hinsichtlich ihrer Eingangs- und Ausgangsparameter (Brennstoff und Energie) vollständig identische Eigenschaften aufweisen müssen. Der Grund für die identischen Eigenschaften beider Reaktoren liegt in der präzisen Überwachung der Eingangs- und Ausgangseinstellungen und der Vermeidung von Brennstoff- und Energieverschwendung bei schnellen und intermittierenden Umschaltungen. Anders ausgedrückt: Durch die Ähnlichkeit der Eingangs- und Ausgangssysteme beider Reaktoren wird die überschüssige Energie eines Tokamaks kontrolliert und auf den anderen Tokamak übertragen. So wird Energie mit minimalen Abweichungen und Ungleichgewichten im Brennstoff- und Energieverbrauch erzeugt, und der periodische Fusionsprozess wird mit höherer Zuverlässigkeit fortgesetzt. Es ist anzumerken, dass dieser kombinierte Zyklus zwar auch mit zwei unterschiedlichen Kernfusionsreaktoren durchgeführt werden kann, dies jedoch höhere Kosten verursacht und die Optimierung der Hardware- und Software-Steuerungssysteme erfordert. Diese Systeme müssen den gewünschten Druck automatisch anwenden und Signale identifizieren, Daten erfassen und Druckänderungen in der Vakuumkammer der beiden Reaktoren korrigieren. Die Schnittstelle ermöglicht so die Zirkulation der überschüssigen Energie zwischen den beiden Fusionsreaktoren.
Wie im Video am Ende dieses Artikels zu sehen ist, beginnt der Tokamak-Reaktor A seinen Betrieb, indem er zur Einleitung der sequenziellen Kernfusion große Mengen elektrischer Ladungsenergie (fossile oder nicht-fossile Brennstoffe) mithilfe von Spannungswandlern in der Werkstatt speichert. Die so erzeugte hohe elektrische Spannung in den Modulen des thermischen Systems erzeugt die für den Start der Fusion erforderliche Temperatur, induziert einen Strom und ionisiert den Brennstoff, der anschließend im Tokamak-Reaktor A in Plasma umgewandelt wird. Gleichzeitig wird die Reaktorkammer in dieser Phase mithilfe von Turbomolekular- und Drehschieber-Vakuumpumpen auf einen sehr niedrigen Druck gebracht. Der Betriebsdruck der Kammer wird dann durch die automatische Steuerung der durch das Gaseinlassventil einströmenden Menge an reinem Wasserstoffgas angepasst. Der Druck in der Vakuumkammer wird während des Fusionsprozesses mit einem Vakuummeter gemessen. Die Differenz zwischen dem momentanen Druck und dem Solldruck wird als Abweichungskoeffizient erfasst, und der intelligente Regler standardisiert den Solldruck für die Brennstoffeinspritzung. Durch die Freisetzung einer sehr geringen Menge Deuterium- und Tritiumbrennstoff bei einer Temperatur von nahezu 100 Millionen Grad Celsius (die Temperatur kann je nach Tokamak-System niedriger sein) wird eine elektronische Schaltung aktiviert, die mithilfe eines Mikrocontrollers und Turbomolekularpumpen einen konstanten Gasdruck in der Kammer aufrechterhält. Die Druckregelung erfolgt durch kontinuierliche Zufuhr der korrekten Gasmenge und kompensiert mögliche Änderungen der während des Prozesses zugeführten Gasmenge. Das Druckregelungssystem ist eines der Subsysteme des integrierten Kontrollraums im Kernfusionsprozess, der nach dem ATCA-Standard ausgelegt ist. Daher ist die Stabilisierung und Kontrolle des Gasdruckprofils in der Vakuumtechnologie von großer Bedeutung.
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◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
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Nachdem Tokamak A innerhalb von 10 Minuten den gewünschten Wirkungsgrad für die Erzeugung von Überschussenergie (im Verhältnis zur verbrauchten Energie) erreicht hat, wird diese große Überschussenergie mittels elektrischer Wandler zurückgewonnen und zur Erzeugung einer sehr hohen elektrischen Spannung genutzt, um das Gas in der Kammer von Tokamak B zu zersetzen und zu ionisieren. Sobald Tokamak B in den Betriebskreislauf eintritt, wird Tokamak A aus dem Betriebskreislauf entfernt und seine Systeme in den Standby-Modus versetzt, bis Tokamak B überschüssige Energie liefert. Für jeden der beiden Tokamak-Reaktoren wird eine Betriebsdauer von ca. 600 Sekunden und eine Standby-Phase (Abschaltung) von jeweils 600 Sekunden angenommen, wobei ein mittleres Risiko für Druck- und thermische Schäden an den Anlagen berücksichtigt wird. Aktuell entwickelte Tokamaks können Plasma über 1200 Sekunden lang auf sehr hohen Temperaturen halten. Bei solch hohen Temperaturen über einen längeren Zeitraum ist die Möglichkeit von Schäden an den Reaktoranlagen jedoch nicht auszuschließen. Es scheint jedoch, dass eine kürzere Zeitspanne zwischen zwei identischen Reaktoren die Zerstörung von Fusionsreaktormaterialien verhindern und den Verschleiß ihrer Komponenten minimieren kann.
Wie bereits erwähnt, ist es im aktuellen fortschrittlichen Tokamak-System möglich geworden, die Plasmastabilitätskette länger als 20 Minuten aufrechtzuerhalten und eine Energieproduktion zu erreichen, die über die verbrauchte Energie hinausgeht. Beispielsweise konnte der Fusionsreaktor WEST (im Süden Frankreichs) das Plasma für etwas mehr als 22 Minuten oder 1337 Sekunden im Fusionszustand halten. Trotz dieser zeitlichen Begrenzung und der hohen Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung verschiedener Teile eines Kernfusionsreaktors, die mit den sehr hohen Temperaturen des intensiven Neutronenbeschusses in Berührung kommen, sowie der Zurückhaltung und Durchdringung von Tritium, was in viel längeren Zeiträumen (z. B. mehreren Stunden Dauerbetrieb) zur Sprödigkeit und Zerstörung von Materialien führt, ist es jedoch auch möglich, dass wir einen Energieerzeugungszyklus wie in dieser Idee beschrieben erreichen können, indem wir die erzeugte überschüssige Energie in kürzerer Zeit und mit geringerem Wertverlust nutzen. Für die Operationalisierung bzw. Optimierung der Umsetzung dieser Idee sind natürlich detailliertere Expertenstudien erforderlich, um die Einsatzmöglichkeit dieser Lösung nachzuweisen.
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◉ Erfinder und Patentinhaber: Ali Pourahmad
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Wie bei anderen wissenschaftlichen Ideen ist die Möglichkeit, diese Lösung umzusetzen, weiterzuentwickeln und zu optimieren, nicht mehr fern, und wenn die "Plasmastabilitätszeitsteuerung mit zwei Kernfusionsreaktoren" in Betrieb genommen wird, kann sie einen bedeutenden Beitrag zur Erzeugung sauberer und unerschöpflicher Energie aus dem autonomen Kernkreislauf leisten.
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◉ Video zur Lösung des Problems der Plasmastabilität in Kernfusionsreaktionen durch einen alternierenden Energieproduktionszyklus in einem Tokamak-Reaktor / Kategorie: Erfindungen von Ali Pourahmad
◉ Animationskünstler dieses Videos: Ali Pourahmad
◉ Musikkomponist dieses Videos: Ali Pourahmad
◉ Sprecher: Ali Pourahmad
◉ Sprache: Englisch
◉ Untertitel: Keine
Über den Erfinder und Autor dieses Artikels:👇
Wissenschaftliche Erfindungsartikel im Zusammenhang mit der Stromerzeugung :
◉ Die Erfindung eines Kraftwerks, das aus der Erdrotation im Weltraum Strom erzeugt und diesen mittels Laser an einen Bodenempfänger überträgt.
◉ Erfindung eines Kraftwerks, das mithilfe von Schwerkraft und Zentrifugalkraft Elektrizität erzeugt (Schwerkraftmaschine 1)
◉ Erfindung eines Kraftwerks, das mithilfe von Schwerkraft und Zentrifugalkraft Strom erzeugt (Schwerkraftmaschine 2)
◉ Erfindung eines Kraftwerks, das mithilfe der Schwerkraft und aufgehängten Rädern Strom erzeugt (Schwerkraftmaschine 3).
◉ Erfindung eines Kraftwerks, das mithilfe von Schwerkraft und Zentrifugalkraft Strom erzeugt (Schwerkraftmaschine 4)
◉ Erfindung eines Kraftwerks, das mithilfe von Schwerkraft und komplexen physikalischen Gesetzen Strom erzeugt (Gravity Engine 5))
◉ Erfindung der Nutzung von Meerwasser und künstlichen Strudeln zur Stromerzeugung
◉ Die Erfindung, Wasser aus der Tiefsee und von Meeresküsten zu nutzen, um künstliche Dämme zu errichten und Strom zu erzeugen
◉ Die Erfindung der Stromerzeugung mittels einer Flüssigkeitszentrifuge unter Verwendung von Wasser, Schwerkraft und Zentrifugalkraft
Weitere Erfindungen von Ali Pourahmad :
◉ Vollständige Liste der Erfindungen und veröffentlichten wissenschaftlichen Artikel von Ali Pourahmad
◉ Wissenschaftliche Erfindungen von Ali Pourahmad
◉ Ali Pourahmads Science-Fiction-Filme
◉ Ali Pourahmad-Auszeichnungen
◉ Gemälde von Ali Pourahmad
◉ Ali Pourahmad Instrumentalmusik
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