Kako zgraditi Farnsworthjev fuzijski reaktor in postati del kanona jedrske kulture: 10 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

V upanju na decentralizacijo hierarhije moči znanja in krepitev moči posameznika bomo šli skozi korake, potrebne za izdelavo naprave, ki bo z električno energijo ionizirala delce v plazmo. Ta naprava bo prikazala osnovna načela, ki jih je mogoče v obsegu uporabiti za robustnejše (in po možnosti jedrske) fuzijske reakcije.

Farnsworthov fuzijski reaktor (ali Fusor) je naprava, ki uporablja električno polje za segrevanje ionov v pogojih jedrske fuzije. Stroj inducira napetost med dvema kovinskima kletkama, znotraj vakuuma (več o tem TUKAJ).

Moj dizajn je ohlapno zasnovan na Fusor Design, objavljenem v reviji Make Magazine Vol 36. Zelo priporočam, da si ogledate ta projekt.

1. korak: ODGOVORNOST

Ta naprava uporablja visok tok in visoko napetost, zelo nevarna kombinacija

Aparat z visokim vakuumom lahko eksplodira, če z njim ne ravnate pravilno

Ta naprava lahko proizvaja ultravijolično in rentgensko sevanje

Če resno razmišljate o izdelavi ene od teh naprav, NAJ RAZISKAJTE, pridobite več mnenj, bodite previdni pri izdelavi in se prepričajte, da vam je udobno delati s steklom, visokonapetostno elektriko in vakuumskimi komorami.

Odličen kraj za več raziskav je med že obstoječo spletno skupnostjo Fusor na Fusor.net.

Članek revije Make Magazine, ki sem ga omenil prej, je tudi odličen oris (napisali so ga ljudje, ki to počnejo dlje kot jaz!)

Prav tako močno priporočam, da si ogledate ta seznam predvajanja videoposnetkov drugih modelov, ki so jih naredili ljudje (na koncu sem vključil tudi nekaj geigerjevih števcev).

2. korak: Osnovne komponente

-Vakuumski sistem

-črpalka in komora

-napetostni sistem

-120-220 AC voltov od stene

- ~ 20 000 enosmernih voltov v komori

-Elektrode

-za vodenje električne energije skozi komoro

VIR

-Črpalko sem dobil na spletu, vendar sem imel veliko težav z modelom. V bistvu boste potrebovali dvostopenjsko vakuumsko črpalko, 0,025 mm Hg (25 mikronov) minimalno moč vakuuma. Višja kot je ocena kubičnih čevljev na minuto (CFM), tem bolje. To je vsekakor najdražji element projekta, vendar je vreden naložbe! Cena moje poceni črpalke ne prevlada nad glavoboli.

-jb weld lahko najdete v večini trgovin s strojno opremo ali Amazon

-mikrovalovne transformatorje lahko kupite na eBayu (drago!) ali jih dobite iz mikrovalov. (te stvari so precej težke, tako da tudi če najdete pokvarjeno mikrovalovno pečico, bodo te stvari še vedno delovale)

-Diode lahko kupite v mikrovalovni pečici ali jih kupite v razsutem stanju na ebayu

-Sonde izdelujem iz jeklene žice različnih merilnikov, vendar toplo priporočam eksperimentiranje z drugimi vrstami žic

-Vakuumske posode lahko naredite iz kozarca (jaz imam raje tiste s pokrovi, ki jih je mogoče zapreti, lahko pa naredite tesnila za kozarce brez pokrovov).

- Cevi in adapterji za cevi, ki jih je mogoče kupiti v trgovinah s strojno opremo (velikosti niso pomembne, samo poskrbite, da boste dobili dele, ki se ujemajo/prilegajo!)

-Variac alternativa je lahko narejena iz ponovno namenjenih plastičnih posod (več o tem kasneje)

3. korak: Vakuumski sistem

Vakuumske komore so lahko izdelane iz recikliranih steklenih posod, kot so steklenice za vino in steklenice. Plastika se lahko pod tlaki, ki jih potrebujemo, zruši sama, vendar je delo pri steklu lahko nevarno, zato bodite previdni !!!

Še ena opomba pri tem je, da sem videl, da ljudje izdelujejo komore iz debelih akrilnih cevi, ki jih je veliko lažje/varneje izdelati okrog komore kot steklo, vendar bi predlagal, da to metodo raje raziščete sami, preden se lotite (plastika lahko daje čudne rezultate, če gre za razplinjevanje).

Vakuumska črpalka mora biti sposobna znižati našo komoro med 100 in 10 militarjev. [1 Torr ~.001 Atmosfersko]

Nižji je tlak, lažje se premikajo delci

Črpalko sem si sposodil od prijatelja, ki jo je uporabljal za odstranjevanje zračnih mehurčkov iz materialov za silikonsko litje. Za moje potrebe deluje dobro in mi prepolovi porabo [dva najdražja elementa tega sistema sta črpalka in variac]

Videl sem, da nekateri sistemi uporabljajo več črpalk za znižanje tlaka, toda za moje potrebe je bil zgornji sistem v redu

4. korak: Izdelava vakuumske komore

Za komoro sem potreboval 3 izvrtane luknje:

Ena za katodo (ta bo v steklu, zato bodite previdni!)

Ena za adapter za vakuumsko črpalko

Ena za anodo

Za svojo komoro sem uporabil majhen stekleni kozarec, ki sem ga recikliral. Imel je kovinski pokrov, v katerega sem izvrtal luknjo za vakuumski adapter in anodno luknjo.

Da bi vse zapečatil, sem uporabil JB Weld [dvodelni epoksid, ki se mi je imenoval "lepilni trak vakuumskega sveta"]

5. korak: Napetostni sistem

Z mikrovalovnim transformatorjem lahko povečamo napetost 120-220 AC iz stenske vtičnice na približno 2000 voltov z manjšo izgubo toka [stenska vtičnica zagotavlja dovolj ojačevalnikov, da nam ni treba skrbeti zaradi padca toka v transformatorju].

Izmenični tok (ac), ki ga zagotavlja stena, je mogoče pretvoriti v enosmerni tok (dc) z uporabo dimona visokonapetostnih diod. Te lahko dobite iz več mikrovalovnih peči ali jih kupite v razsutem stanju na spletu. Ko sem prvič zgradil ta sistem, sem preizkusil vezje s kondenzatorjem iz mikrovalovne pečice, kot je prikazano v videu. Zame je to vezje ustvarilo samo loke, ki, čeprav še vedno zelo razburljivi, niso oddajali plazme, ki sem jo iskal. Ko sem ga zavrgel in poskusil novo nastavitev diode, sem imel veliko boljše rezultate. [OPOMBA: Kondenzatorji lahko še vedno zadržijo polnjenje, zato jih pred dotikom obvezno ozemljite!]

6. korak: Kako nadzirati napetost

Za nadzor napetosti iz stene potrebujemo spremenljiv sistem, imenovan variac. Te pa so lahko drage in jih je težko najti, zato bomo uporabili alternativo, imenovano škarija

Dve bakreni plošči, obešeni v kadi sode bikarbone in vode, bosta delovali enako dobro

Če enega od visečih kosov bakra postavite na tečaj, ga lahko premaknete proti drugemu in povečate izhodno napetost (ne dotikajte se bakra! Pripnite ga na palico ali kaj podobnega. Izvrtal sem nekaj lukenj v nekaj ostankov vezanega lesa in ga namestil celotno postavitev v kadi).

Nekaj nasvetov: Ko sem poskušal najti cenejšo alternativo variacku, sem mislil, da bi stikalo z zatemnilnikom lahko rešilo mojo težavo! Načeloma se zdi, da stikalo za zatemnitev omejuje količino električne energije, ki teče v žarnico ali napravo, zakaj je torej ne bi uporabili za nadzor izhoda električne energije v moj transformator? TO NE BO DELOVALO! Tukaj je odličen videoposnetek, ki pojasnjuje razliko med stikalom variac in zatemnilnikom.

7. korak: Preden kaj priključite v…

Vedno imejte varnostno zaščito!

Stikala v sili morajo biti lahko dostopna

Sistem večkratnih preverjanj lahko vodi do varnejše prakse

Rad uporabljam napajalne kable z vgrajenimi stikali.

Nekateri od njih imajo varovalke, ki bi se lahko pojavile, če porabite preveč moči, kar je lepo in poceni.

8. korak: Ožičite vse

Priključite vakuumsko črpalko in jo priključite na komoro

Priključite transformator v svoj varian

Diodo in kondenzator pritrdite na sekundarno na transformatorju

Pozitivni izhod priključite na anodo, negativni izhod pa na katodo iz diodnega pretvornika v vakuumsko komoro

Priključite svoj variac/ škarjak v steno.

9. korak: Preizkusite sistem

Ko se prepričamo, da so vse povezave pravilno ožičene, lahko vklopimo vakuumsko komoro in počakamo, da zniža tlak v komori (zame je to trajalo približno minuto). Če tlak ne pade, imate puščanje (v nekaterih primerih lahko slišite puščanje)

Ko to naredite in vaša komora deluje pod tlakom, lahko vklopimo naš visokonapetostni sistem in počasi povečujemo moč, dokler naša anoda ne začne žareti.

10. korak: Izboljšave

Izboljšave vakuumskega sistema - Vakuumska komora je precej improvizirana. Manjša puščanja puščajo več ozračja za premikanje delcev, kar pomeni, da za delovanje naše naprave potrebujemo več energije.

Izboljšave električnih sistemov - Za zanesljivejše upravljanje toka bi lahko uporabili dejanski variac

Odkar sem v začetku leta 2018 napisal to vadnico, sem še naprej delal na tem sistemu in izboljšal vezje, komore ter preizkusil različne načine povezovanja več komor. Več posodobitev bo kmalu.