כיצד לבנות כור היתוך Farnsworth ולהיות חלק מקנון התרבות הגרעינית: 10 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

מתוך תקווה לבזר את היררכיות כוח הידע ולהעצים את הפרט, נעבור על הצעדים הדרושים על מנת לבנות מכשיר שייינן חלקיקים לפלזמה באמצעות חשמל. מכשיר זה ידגים עקרונות בסיסיים, שכאשר הם משתנים, ניתן להשתמש בהם לתגובות היתוך חזקות יותר (ואולי גם גרעיניות).

כור היתוך Farnsworth (או Fusor) הוא מכשיר שמשתמש בשדה חשמלי לחימום יונים לתנאי היתוך גרעיני. המכונה מעוררת מתח בין שני כלובי מתכת, בתוך ואקום (למידע נוסף כאן).

העיצוב שלי מבוסס באופן רופף על עיצוב Fusor שפורסם במגזין Make Make Vol 36. אני ממליץ בחום לבדוק את הפרויקט הזה.

שלב 1: כתב ויתור

מכשיר זה משתמש בזרם גבוה ומתח גבוה, שילוב מסוכן מאוד

מכשיר בעל ואקום גבוה עלול להתפוצץ אם מטפלים בו בצורה לא נכונה

מכשיר זה עשוי לייצר קרינה אולטרה סגולה וצילום רנטגן

אם אתה רציני לגבי בניית אחד מהמכשירים האלה בצע יותר חקירה, קבל מספר דעות, התאמן בייצור זהיר וודא שנוח לך לעבוד עם זכוכית, חשמל במתח גבוה ותאי ואקום.

מקום מצוין לעשות מחקר נוסף הוא בין קהילת ה- Fusor המקוונת שכבר קיימת ב- Fusor.net.

המאמר של Make Magazine שהזכרתי קודם לכן הוא גם מתווה נהדר (נכתב על ידי אנשים שעשו את הדרך הזו יותר זמן ממני!)

אני גם ממליץ בחום לבדוק את רשימת השמעת הווידאו הזו של דגמים אחרים שאנשים יצרו (כללתי גם כמה מבני דלפק גייגר בסוף).

שלב 2: רכיבים בסיסיים

-שואב אבק

-משאבה ותא

-מערכת מתח

-120-220 וולט AC מהקיר

- ~ 20, 000 וולט DC בתא

-אלקטרודות

-להובלת חשמל דרך החדר

מקורות

קיבלתי את המשאבה שלי באינטרנט אבל היו לי הרבה בעיות עם הדגם שלי. בעיקרו תצטרך משאבת ואקום דו -שלבית, דירוג ואקום מינימלי של 0.025 מ מ כספית (25 מיקרון). ככל שדירוג ה- CFM (cubic foot-per-minute) גבוה יותר, כך ייטב. זהו בהחלט המרכיב היקר ביותר בפרויקט אך שווה את ההשקעה! תג המחיר במשאבה הזולה שלי אינו עולה על כאבי הראש.

ריתוך jj ניתן למצוא ברוב חנויות החומרה או אמזון

-ניתן לקנות שנאי מיקרוגל ב- eBay (יקר!) או שמקורם במיקרוגל. (הדברים האלה די קשים אז גם אם תמצא מיקרוגל שבור, רוב הסיכויים שהדברים האלה עדיין יעבדו)

-דיודות ניתן להפיק ממיקרוגל או לקנות בכמויות גדולות מאיביי

-אני יוצר בדיקות מחוט פלדה מד אחר אך אני ממליץ בחום להתנסות בסוגי חוט אחרים

-ניתן להכין מיכלי ואקום מצנצנת (אני מעדיף כאלה עם מכסים אטומים אבל אפשר להכין אטמים לצנצנות ללא מכסים).

- מתאמי צינורות וצינורות וניתן לרכוש אותם בחנויות חומרי בניין (הגדלים לא ממש חשובים רק וודאו שתקבלו חלקים תואמים/מתאימים!)

-ניתן להכין אלטרנטיבה מכלי פלסטיק שמיועדים מחדש (עוד על כך בהמשך)

שלב 3: מערכת ואקום

ניתן להכין תאי ואקום מכלי זכוכית ממוחזרים כמו בקבוקי יין וצנצנות בנייה. פלסטיק נוטה להתמוטט על עצמו תחת הלחצים שאנו זקוקים להם אולם זכוכית יכולה להיות מסוכנת לעבודה, אז היזהרו !!!

הערה נוספת בנושא היא שראיתי אנשים יוצרים תאים מצנרת אקרילית עבה שהרבה יותר קל/בטוח יותר לעצב חדר מסביב לזכוכית, אבל הייתי מציע לחקור שיטה זו יותר בעצמך לפני ביצוע התחייבות (פלסטיק יכול להניב תוצאות מוזרות כאשר זה מגיע לדה-גז).

משאבת הוואקום צריכה להיות מסוגלת להוריד את התא שלנו בין 100 ל -10 מיליטור. [1 טור ~.001 אטמוספרי]

ככל שהלחץ נמוך יותר, כך קל יותר לחלקיקים לנוע

שאלתי משאבה מחבר שהשתמש בה להסרת בועות אוויר מחומרי יציקת סיליקון. זה עובד מצוין לצרכים שלי וחותך את ההוצאות שלי לחצי [שני האלמנטים היקרים ביותר למערכת זו הם המשאבה והשונית]

ראיתי כמה מערכות משתמשות במשאבות מרובות כדי להוריד את הלחץ עוד יותר, אך לצרכי המערכת שהוזכרה למעלה הייתה בסדר

שלב 4: בניית תא הוואקום

עבור החדר, הייתי צריך 3 חורים קדוחים:

אחד לקתודה (זו תהיה בכוס אז היזהרו!)

אחד למתאם משאבת ואקום

אחד לאנודה

עבור החדר שלי השתמשתי בצנצנת חמוץ קטנה מזכוכית שמיחזרתי. היה לו מכסה מתכת שאותו קידחתי את חור מתאם הוואקום ואת חור האנודה.

על מנת לאטום הכל השתמשתי ב- JB Weld [אפוקסי בן שני חלקים שכונה אותי "סרט הדבקה של עולם החיסון"]

שלב 5: מערכת מתח

באמצעות שנאי מיקרוגל, אנו יכולים להגביר את הוולט של 120-220AC משקע בקיר לכ -2,000 וולט עם אובדן זרם קל [שקע בקיר מספק מספיק אמפר שלא נצטרך לדאוג לירידת הזרם. בשנאי].

ניתן להמיר את הזרם החילופי (ac) המסופק על ידי הקיר לזרם ישר (dc) באמצעות דימונד של דיודות מתח גבוה. ניתן להפיק אותם מכמה מיקרוגלים או לקנות אותם בכמויות גדולות באינטרנט. כשבניתי מערכת זו לראשונה, ניסיתי מעגל עם קבלים מהמיקרוגל כפי שניתן לראות בסרטון. בשבילי, המעגל הזה יצר רק קשתות שאמנם עדיין מאוד מרגשות לא פלטו את הפלזמה שאחריה חיפשתי. לאחר שחררתי אותו וניסיתי התקנת דיודה חדשה היו לי תוצאות טובות בהרבה. [הערה: קבלים עדיין יכולים להחזיק טעינה, לכן הקפד לטחון אותם לפני נגיעה!]

שלב 6: כיצד לשלוט במתח

על מנת לשלוט במתח מהקיר אנו זקוקים למערכת משתנה הנקראת variac. עם זאת, אלה יכולים להיות יקרים וקשים למצוא ולכן נשתמש בחלופה הנקראת סקריאק

שתי צלחות נחושת תלויות באמבט של סודה לשתיה ומים יעבדו באותה מידה

על ידי הנחת אחד מחתיכות הנחושת המושעות על ציר, אתה יכול להזיז אותו לכיוון השני ולהגדיל את מתח המוצא (אל תיגע בנחושת! מהדק אותו למקל או משהו. כל ההתקנה על האמבטיה).

כמה עצות: כשניסיתי למצוא אלטרנטיבה זולה יותר לגרסה, חשבתי שמתג עמעם יכול לפתור את הבעיה שלי! באופן עקרוני נראה כי מתג דימר מגביל את כמות החשמל הזורמת לנורה או למכשיר, אז למה לא להשתמש בו כדי לשלוט על תפוקת החשמל לשנאי שלי? זה לא יעבוד! לפניכם סרטון מצוין המסביר את ההבדל בין בורא למתג עמעם.

שלב 7: לפני חיבור כלשהו …

תמיד יש כספת כשל!

מתגי חירום צריכים להיות נגישים בקלות

מערכת של בדיקות מרובות יכולה להוביל לתרגול בטוח יותר

אני אוהב להשתמש בפסי חשמל עם מתגים מובנים.

לחלק מאלה יש נתיכים שיכולים לצוץ אם תמשוך יותר מדי כוח וזה בטוח כישלון נחמד וזול.

שלב 8: חיבור הכל

חבר את משאבת הוואקום שלך וחבר לתא שלך

חבר את השנאי שלך ל- varian שלך

חבר את הדיודה והקבל לשני על השנאי

חבר את הפלט החיובי לאנודה ואת הפלט השלילי לקתודה מממיר הדיודה לתא הוואקום

חבר את ה- variac/ scariac שלך לקיר.

שלב 9: בדיקת המערכת

לאחר שוודא שכל החיבורים מחוברים כראוי, נוכל להפעיל את תא הוואקום ולחכות שהוא יפחית את הלחץ בתוך התא (מבחינתי זה לקח כדקה). אם הלחץ לא יורד, יש לך נזילה (במקרים מסוימים אתה יכול לשמוע את הדליפה)

ברגע שזה נעשה והחדר שלך נמצא בלחץ התומך, נוכל להפעיל את מערכת המתח הגבוה שלנו ולאט לאט להגביר את הכוח עד שהאנודה שלנו מתחילה לזרוח.

שלב 10: שיפורים

שיפורי מערכת ואקום - תא ואקום די מאולתר. דליפות קלות משאירות יותר אווירה לחלקיקים לנוע, מה שאומר שאנחנו צריכים יותר כוח כדי להפעיל את המכשיר שלנו.

שיפור מערכות חשמל - יכול להשתמש בשונות בפועל לניהול שוטף אמין יותר

מאז כתיבת הדרכה זו בתחילת 2018, המשכתי לעבוד על מערכת זו לשיפור המעגל, החדרים וניסיונות דרכים שונות לחיבור מספר חדרים. עדכונים נוספים יגיעו בקרוב.