כתב ויתור: תרגום קהילתי בלתי רשמי. לא משוייך לממשלת ארה"ב. למקור הרשמי באנגלית: war.gov/UFO

משרד המלחמה

DOW-UAP-D125, AAWSAP DIRD, היתוך בכליאה אלקטרוסטטית אינרציאלית, מרץ 2010

DOW-UAP-D125_AAWSA-DIRD-Inertial-Electrostatic-Confinement-Fusion-March-10-2010.pdf

// תקציר רשמי

מסמך זה הוא מסמך עזר מודיעיני ביטחוני (DIRD), פורמט עזר טכני שבו השתמשה סוכנות המודיעין הביטחוני (DIA) כדי לתעד ידע בסיסי בנושא מסוים לשימוש אנליטי עתידי. מוטב להבין מסמכי DIRD כתוצרי עזר וסינתזה ולא כמחקר מקורי. זהו אחד מ-38 מסמכי DIRD שהופקו במסגרת תוכנית יישומי מערכות נשק תעופתיות-חלליות מתקדמות (AAWSAP) בין 2009 ל-2011. מאחר שהיקפה של AAWSAP התיר מגוון רחב של נושאים תומכים, לא כל מסמך DIRD בסדרה עוסק ישירות במערכות תעופה וחלל או בהערכת איומים עתידיים. הסיכום שלהלן משקף את היקף ה-DIRD ואת מסגורו בעת כתיבתו, ואין לקרוא אותו כמרמז על תיקוף עכשווי של המושגים הנדונים. DIRD זה סוקר היתוך בכליאה אלקטרוסטטית אינרציאלית (IEC), מושג היתוך לא-שגרתי יחסית המשתמש בשדות חשמליים, ולא בגישות המבוססות יותר של כליאה מגנטית או לייזר, כדי לכלוא יונים, ומציג הן את הפיזיקה שבבסיסו והן את העבודה הניסויית הקשורה בו. הדו"ח מדגיש שלכליאת IEC עשוי להיות ערך בטווח הקרוב כמקור קומפקטי לנייטרונים, לפרוטונים או לקרני רנטגן וכפלטפורמה לחקר גישות היתוך ניסיוניות, ובה בעת מציג אפשרויות שאפתניות יותר כגון ייצור חשמל אנייטרוני ויישומי הנעה. יחד עם זאת, הוא מבהיר שהמושג היה רחוק מאוד מהיתוך מעשי לייצור אנרגיה, כשהמתקנים הניסיוניים פעלו בכמה סדרי גודל מתחת לנקודת האיזון (breakeven), ועם בעיות משמעותיות שטרם נפתרו בתחומי הכליאה, האובדנים, הנזק לסריגים והגדלת הקנה מידה. בסך הכול, המסמך מתייחס ל-IEC כנתיב מעניין מבחינה טכנית אך עדיין ספקולטיבי מאוד לאנרגיית היתוך, ומרמז שיישומי הלוואי המוגבלים יותר שלו סבירים יותר בטווח הקרוב מאשר יישומיו ארוכי-הטווח לייצור חשמל או להנעה. בוצעו השמטות כדי להגן על זהות עדי ראייה, מיקומי מתקנים ממשלתיים, או מידע פוטנציאלית רגיש על אתרים צבאיים שאינם קשורים ל-UAP. לא בוצעו השמטות בקבצים שפורסמו תחת הנחיית הנשיא טראמפ בנוגע למידע על טבעם או קיומם של מפגשים שדווחו כ-UAP או תופעות נלוות.

הצגת המקור באנגלית
This document is a Defense Intelligence Reference Document (DIRD), a technical reference format used by the Defense Intelligence Agency (DIA) to capture baseline knowledge on a specific topic for later analytic use. DIRDs are best understood as reference and synthesis products rather than as original research. It is one of 38 DIRDs produced under the Advanced Aerospace Weapon System Applications Program (AAWSAP) between 2009 and 2011. Because AAWSAP’s scope permitted a broad range of supporting topics, not every DIRD in the series directly concerns aerospace systems or future threat assessment. The following summary reflects the DIRD’s scope and framing at the time of writing and should not be read as implying current validation of the concepts discussed.This DIRD surveys inertial electrostatic confinement (IEC) fusion, a relatively unconventional fusion concept that uses electric fields rather than the more established magnetic or laser-based approaches to confine ions, and it reviews both the underlying physics and the experimental work associated with the concept. The report emphasizes that IEC may have nearer-term value as a compact neutron, proton, or x-ray source and as a platform for studying experimental fusion approaches, while also presenting more ambitious possibilities such as aneutronic power generation and propulsion applications. At the same time, it makes clear that the concept remained far from practical fusion power, with experimental devices operating several orders of magnitude below breakeven and with major unresolved issues involving confinement, losses, grid damage, and scale-up. Overall, the document treats IEC as a technically interesting but still highly speculative path toward fusion energy, while suggesting that its more limited spin-off applications were more plausible in the near term than its long-range power generation or propulsion applications. Redactions have been made to protect the identity of eyewitnesses, the location of government facilities, or potentially sensitive information about military sites not related to UAP. No redactions have been made to any files released under President Trump's directive concerning information about the nature or existence of any encounter reported as a UAP or related phenomena.

// סיכום מורחב

מסמך עזר מודיעיני ביטחוני (DIRD) בן 72 עמודים, שהוכן עבור משרד ההתרעה הביטחונית בסוכנות המודיעין הביטחוני (DIA) במסגרת תוכנית AAWSAP, וסוקר את היתוך בכליאה אלקטרוסטטית אינרציאלית (IEC): שיטה שבה שדה חשמלי, ולא מגנטים או לייזרים, מאיץ יונים אל מרכז כלי ואקום כדי שיתמזגו. הדו"ח עובר על ההיסטוריה של הרעיון, הניסויים העיקריים, התאוריה, היישומים האפשריים, מגילוי חומרי נפץ בשדות תעופה ועד חללית היתוך לצדק, ומסתיים בהצעה לניסוי שיוכיח איזון אנרגטי (breakeven). המחבר, ששמו הושחר בשער ומסומן "AAP Person 70", מציין שהדו"ח מבוסס בעיקר על עבודתו שלו בעשור האחרון, ובמרכזו המחקר באוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין (UIUC).

רקע

לפי עמוד השער, הדו"ח הוכן בידי אגף תמיכת הרכש (DWO-3) במשרד ההתרעה הביטחונית, חטיבת הניתוח של ה-DIA. הערה מנהלית קובעת שזהו אחד מסדרת דוחות טכנולוגיה מתקדמת שהופקו בשנת הכספים 2009 במסגרת התוכנית, שבשער נקראת "AAWSA", ופניות בנוגע אליו מופנות אל מנהל התוכנית, המסומן "AAP Person 1". עוד מופיעה אזהרת זכויות יוצרים האוסרת להפיץ הלאה את התצלומים שבפרסום. כמו שאר מסמכי ה-DIRD בסדרה, זהו מסמך סקירה וסינתזה ולא מחקר מקורי, והנושא שלו, אנרגיית היתוך והנעה, הוא מהנושאים התומכים שהתוכנית התירה, ולא עוסק בתצפיות.

ההקדמה מסבירה מדוע IEC מעניין למרות שהוא נחשב גישה לא שגרתית: יש לו יישומי לוואי מעשיים, בעיקר כמקור נייטרונים קטן לניתוח שפעול נייטרוני (NAA), והוא אחת הגישות הבודדות שעשויות "לשרוף" דלק אנייטרוני כמו מימן-בורון 11 (p-11B), שבו הנייטרונים נושאים לא יותר מאחוז אחד מהאנרגיה. המחבר נמנע במכוון ממשוואות, כדי שהדו"ח יהיה נגיש.

מה כתוב במסמך

אחרי השער באים תוכן עניינים, רשימת איורים ורשימת טבלאות, ואז שישה פרקים: יסודות ורקע, ניסויים נבחרים, גאומטריות אחרות, תאוריה, יישומים, וניסוי breakeven מוצע. לכל פרק רשימת מקורות משלו.

פרק I - יסודות ורקע היסטורי

ההתקן הבסיסי של UIUC (איור 1.1) הוא רשת כדורית במרכז כלי ואקום מתכתי, שנשאב ללחץ התחלתי של 10 בחזקת מינוס 7 טור ומוזן בדאוטריום. מתח שלילי של קילו-וולטים רבים על הרשת מאיץ את היונים אל המרכז. הבעיה המרכזית, לפי הדו"ח, היא שחתך הפיזור של היונים גדול מחתך ההיתוך, ולכן יון צריך לעבור במרכז פעמים רבות ("recirculations") בתוך "באר פוטנציאל" לפני שיתמזג.

הדו"ח משווה את השיטות לפי קריטריון לוסון (מכפלת צפיפות בזמן כליאה של 10 בחזקת 14, בטמפרטורה מעל 15 keV, לדלק דאוטריום-טריטיום): בכליאה מגנטית צפיפות של כ-10 בחזקת 14 וזמן כליאה של כשנייה, בלייזר צפיפות של כ-10 בחזקת 24 וזמן של 10 בחזקת מינוס 10 שנייה, וב-IEC צפיפות אפשרית של כ-10 בחזקת 16, כך שנדרש זמן של 10 בחזקת מינוס 2 שנייה, כלומר כאלף מעברים. היונים מגיעים למרכז בכ-80 אחוז ממתח הרשת, ולכן די בכ-25 קילו-וולט ל-D-T, ומקורות הנייטרונים הקיימים פועלים מעל 80 קילו-וולט. ל-p-11B הדרישה גבוהה בשני סדרי גודל, והאנרגיה הנדרשת כ-150.

את הרעיון הגה פילו פרנסוורת' (Philo Farnsworth), ממציא הטלוויזיה האלקטרונית, בשנת 1955, למרות משפט ארנשו (Earnshaw), שנחשב שולל כליאה אלקטרוסטטית. רוברט הירש (Robert Hirsch) עבד עמו בניסויים המוקדמים. לפי הדו"ח, ר. וו. בוסארד (R. W. Bussard) החיה את הרעיון "בסוף שנות ה-90" בגישה היברידית מגנטית, והמחבר הצטרף לבקשתו, ערך ניסויים ברשתות אלקטרוסטטיות ופיתח מהן מקור נייטרונים. העבודה אומצה במעבדה הלאומית לוס אלמוס (LANL), באוניברסיטת ויסקונסין ובאוניברסיטת קיוטו. עבודת בוסארד מומנה בידי הצבא ומעט פורסם עליה עד 2008, כשפנה ב-YouTube בבקשה לחדש מימון שנעצר, לפי הדו"ח, דווקא כשהניסוי השיג הצלחה. המימון חודש, ובוסארד נפטר זמן קצר אחר כך. ר. נבל (R. Nebel) יצא לחופשה מ-LANL וקיבל לידיו את החברה, EMC2 בסנטה פה, שהדו"ח מכנה פרויקט ה-IEC הגדול בעולם לייצור חשמל, אף שעובדים בו כחצי תריסר מדענים בכירים בלבד. משרד האנרגיה (DOE), לפי הדו"ח, אינו מממן IEC ומתמקד בטוקמק.

בתאוריה המוקדמת, ניתוח של אלמור, טאק ווטסון (Elmore, Tuck, Watson) משנת 1959 הסיק שמערכת שבה אלקטרונים יוצרים את הבאר אינה יציבה בצפיפויות הדרושות לתפוקה תרמו-גרעינית. הירש ופרנסוורת' מצאו פתרון של בארות מקוננות "כמו קליפות בצל", שפרנסוורת' כינה "poissors" (איור 1.2). מודל של קלבנס ובלאק (Klevans, Black) משנת 1974 הראה שבהזרקת יונים נוצרת באר רדודה בלבד, ושהגורמים המכריעים הם מיקוד כדורי לקוי וניטרול מטען; שגיאת הבנייה של הרשת צריכה להיות מתחת ל-5 אחוזים. המחבר הראה שרשתות עם פתחים גדולים מייצרות "מצב כוכב" (STAR mode), שבו קרני יונים עוברות במרכז הפתחים. מחקר משנת 1997 קבע שבהתקנים עם רשת שולט היתוך בין הקרן לגז הרקע, שגדל לינארית עם הזרם, בעוד שלייצור חשמל נדרש היתוך קרן-קרן, שגדל בריבוע הזרם, בלחץ רקע קרוב לאפס ועם מקור יונים חיצוני. הדו"ח מתאר שלושה מצבי פריקה: כוכב, נקודה מרכזית והילה ("jet"); מצב הכוכב מתקבל בלחץ מתחת ל-10 מיליטור, מתח מעל 30 קילו-וולט ושקיפות רשת מעל 95 אחוז (איורים 1.3-1.4).

הפרק סוקר גם גישות חלופיות: ה-Polywell של בוסארד, המשתמש בשדה מגנטי רב-קוטבי ובאפקט "waffle-ball" שלפי הדו"ח עדיין דורש אימות, וממומן בידי משרד ההגנה; מלכודת פנינג של בארנס ונבל, במתחים של 100 קילו-וולט ומעלה, עם שאלות פתוחות על אובדן אלקטרונים ונזק קרינה למגנטים; התקן POPS ("כדור פלזמה מתנודד מחזורית"), שניסוייו במעבדה הלאומית ליברמור (LLNL) היו מעודדים אך לא נמשכו כי אנשי המפתח עברו ל-EMC2; ו"התקן מוזרק יונים" של המחבר ב-UIUC, עם תותח יונים בתדר רדיו ועדשת מיקוד מגנטית (איורים 1.5-1.7), שהשיג כ-2 מעברים בלבד, זרם של כ-50 מיליאמפר ו-Q (יחס בין הספק ההיתוך להספק המושקע) בסדר גודל של 10 בחזקת מינוס 6, ערך שהדו"ח מכנה "מרשים להתקן קטן כזה".

פרק II - ניסויים נבחרים

ניסוי הירש עם שישה "תותחי" יונים השיג יותר מ-10 בחזקת 9 נייטרונים לשנייה בדלק D-T ב-150 קילו-וולט; לשם השוואה, התקני UIUC מפיקים כ-10 בחזקת 8 נייטרונים לשנייה בדאוטריום בכ-80 קילו-וולט. לפי הדו"ח התוצאות "מעולם לא הוסברו במלואן": גרדנר (Gardner) ועמיתיו באוניברסיטת בריגהאם יאנג שאלו את המתקן המקורי ולא הצליחו לשחזר אותן, וייחסו זאת לאובדן יישור התותחים.

הפרק מתאר את פרסום קבוצת UIUC מ-1997 על מצב הכוכב, עם רשת מסוג "vane" שבה השתמשו UIUC, דיימלר-קרייזלר ואוניברסיטת קיוטו (איור 2.3); הפעלה בפולסים באמצעות בנק מרקס, עם זרמי שיא של עשרות אמפר ורוחב פולס של כ-0.1 שנייה; ומשאבת getter מתכתית שפותחה באמצע שנות ה-90 עם רוברט אנדרל (Robert A. Anderl) מהמעבדה הלאומית של איידהו, שאפשרה יחידה אטומה. דיימלר-קרייזלר קיבלה רישיון דרך UIUC והשתמשה ביחידות בגרמניה לבדיקת הרכב עפרות על מסועים, במקום מקורות קליפורניום-252; תוכנית למכור יחידות לא התממשה בגלל קשיים כספיים בחברה. אוניברסיטת קיוטו פיתחה, במימון סוכנות המדע והטכנולוגיה של יפן, התקן שיותקן על מנוף לגילוי מוקשים, עם מקור יונים מגנטרוני ותפוקה נדרשת של כ-10 בחזקת 8 נייטרונים; נמצא מתח הפעלה אופטימלי שלא הוסבר, והפרויקט הופסק בטרם עת מסיבות כספיות. אוניברסיטת ויסקונסין פיתחה מקור הליקון ליוני הליום-3 (זרם של 10 מיליאמפר בלחץ של 200 מיקרוטור) לחקר התגובה הליום-3 עם הליום-3 מתחת ל-200 קילו-וולט.

פרק III - גאומטריות אחרות

התקנים גליליים נחקרו לראשונה ב-UIUC בשנות ה-70 בידי טי דולן (T. Dolan): סוג עם רשת, וסוג "C-Device" עם קתודה חלולה, שהפיק כ-10 בחזקת 7 נייטרונים לשנייה ברציפות ו-10 בחזקת 9 בפולסים. הם שימושיים לסריקת מכולות, אך לפי הדו"ח לא ברור שהם מתאימים לכור.

מנוע סילון חשמלי מבוסס IEC מוצע לתמרון לוויינים וגשושיות, מוזן מלוח סולארי, בהספקים מוואטים בודדים עד קילוואטים. הדו"ח מזכיר שימוש בסילון שני, מנוגד ב-180 מעלות, לחקירת אסטרואיד או עצם אחר לפי ספקטרום הפליטה, ושימוש בסילון בפולסים "לנטרל מטרה הגנתית לפני שתספיק לתמרן", אף שעד כה נחקר הסילון רק בהפעלה רציפה. בהתקן שבאיור 3.2b הספק כניסה של כ-2 קילוואט, יותר מ-1.5 קילוואט נישאים בסילון, ויותר מ-95 אחוז מהיונים יוצאים באנרגיה מלאה. הניסוי: תא של כ-30 ס"מ, פתח של סנטימטר, רשת טונגסטן או טנטלום בקוטר 8 ס"מ בשקיפות של כ-90 אחוז, דלק קסנון ומהירות פליטה של כ-30,000 מטר לשנייה (דחף סגולי מתחת ל-3,000 שניות), בהשוואה למנועי Hall של NASA. טבלה 3.1 קריאה רק בחלקה: דחף של 34 מיליניוטון, הספק סילון של 500 ואט, פוטנציאל האצה של 600 וולט, זרם קרן של 832 מיליאמפר (קריאה לא ודאית) ואובדן קרינת בלימה של פחות מוואט אחד. ההרחבה העתידית היא מנוע p-11B ללא נייטרונים, משום שמיגון יכביד על חללית קטנה; לפי הדו"ח אנרגיות של 150 keV כבר הושגו.

ה-DaIEC (IEC בסיוע דיפול) הוא הצעה של המחבר: מגנט דיפול בין שני חצאי רשת, הדומה לכור הדיפול המרחף אך פשוט ממנו, עם שני מקורות יונים המזריקים דאוטריום והליום-3 ב-40 keV. תוצרי התגובה הם פרוטונים של 14.7 MeV וחלקיקי אלפא של 4 MeV, שאפשר לנצל להנעה ישירה או להמרה ישירה לחשמל (איור 3.4). היונים היוצאים לכיוון אחד נלכדים בשדה של סליל מייצב ונפלטים כדחף, ונדרש מנטרל שמזריק אלקטרונים לפליטה כדי למנוע הצטברות מטען בנחיר. בניסוי ב-UIUC עם שתי רשתות כדוריות מפוצלות נמדדה בגשש לנגמיור כפול עלייה של סדר גודל בצפיפות במרכז לעומת מצב ללא דיפול. מתח הטיה על טבעת נחושת קטנה בליבת הדיפול, בגובה של כ-3 אחוזים ממתח הפריקה, העלה את צפיפות האלקטרונים בכ-30 אחוז, ולפי איור 3.6 (25 מיליטור, 20 מיליאמפר) הצפיפות עלתה פי 17 בערך לעומת מדידה ללא שדה מגנטי, "קרוב מאוד להערכות התאורטיות שלנו".

ג'ו קאצ'אן (Joe Khachan) מאוניברסיטת סידני הראה בספקטרוסקופיית דופלר של קו Hα שהמיקרו-ערוצים בפריקת IEC (עשרות מיליטור, מתחים מתחת ל-30 קילו-וולט) מורכבים בעיקר מיונים מולקולריים, עם כ-20 אחוז מימן אטומי. קבוצתו פיתחה מודל לחיזוי קצבי היתוך באמצעות מימן, בלי סכנת קרינה, וניסוי "פלזמה מאובקת" הראה כוח הדוחף כדוריות מיקרוניות הרחק ממרכז הקתודה. על בסיס זה בנה קאצ'אן מנוע הנעה חשמלי פשוט, שבו מיקרו-ערוץ חד-כיווני יוצא מקתודה חרוטית, והוא "טוען" שהדחף הסגולי והיעילות עולים בהרבה על מנועים קיימים. סיכום הפרק: הגאומטריות הגליליות ואלה של הסילון ייחודיות אך טרם הוכחו מסחרית, וה-DaIEC נחקר ניסויית מעט מאוד.

פרק IV - תאוריה

ביל נווינס (Bill Nevins) העריך בשנת 1995 שההספק הדרוש כדי למנוע התרמלות של התפלגות היונים גדול מהספק ההיתוך, וחזה Q של כ-0.21 לתערובת D-T שווה בבאר ריבועית של 50 קילו-וולט; מסקנתו שוללת כור כוח אך משאירה פתח למקורות נייטרונים. הדו"ח טוען שהניתוח נשען על הנחות פסימיות, למשל קרן מונו-אנרגטית שבה מינים שונים נעים במהירויות שונות, ומציין שבארנס ועמיתיו מצאו Q של כ-1.3 לאותה מערכת. לואיס צ'אקון (Luis Chacon), בעבודת דוקטורט בהנחיית המחבר, השתמש במודל פוקר-פלאנק ממוצע (BAFP) לתצורת פנינג (ניסוי PFX-I ב-LANL, איורים 4.1-4.2) ומצא Q של מאות בתנאים מסוימים: באר עמוקה מ-100 קילו-וולט, זמן כליאה מספיק ומקור מתון. בארות פרבוליות נתנו Q גדול פי 3 עד 5 מבארות ריבועיות, וערכי ה-BAFP גדולים פי 5 עד 10 מאלה של נווינס, הבדל שמיוחס לטיפול במיני הדאוטריום והטריטיום. התוצאות התעלמו בתחילה מקרינת בלימה (Bremsstrahlung), וצ'אקון בחן אותה בנפרד.

איוון צונב (Ivan Tzonev) ועמיתיו השתמשו בקוד IXL, שפותח במקור בידי Mission Research Corporation עבור בוסארד, ומצאו בארות פוטנציאל כפולות עמוקות בזרמים של 30-60 אמפר, עם שני שיאי צפיפות יונים, במרכז וליד הרשת. אולם רדיוס ליבת ההיתוך היה רק 0.4-0.9 ס"מ, ולכן תפוקת הנייטרונים נמוכה מכדי לייצר חשמל. נמצא כלל קנה מידה של בערך הזרם בחזקת 5 (קריאה לא ודאית) לקצב היתוך הדאוטריום, לעומת ריבוע הזרם בתאוריה הבסיסית, ומומוטה (Momota) והמחבר פתרו את הבעיה אנליטית והגיעו למגמות דומות. ה. ג'. קים (H. J. Kim), בדוקטורט באילינוי, ניתח אי-יציבויות דו-זרמיות וזיהה "חלון יציבות" אם פיזור התנע הזוויתי קטן מספיק (איור 4.10), אך לפי הדו"ח נדרש אימות ניסויי. מחקרים קודמים של נ. קראל (N. Krall) על יציבות ה-Polywell היו דוחות פנימיים של חברה ולא פורסמו.

טוד ריידר (Todd Rider) ערך בשנת 1995 מאזן אנרגיה כולל ומצא שהפסדי קרינת הבלימה גבוהים מדי לדלקים הליום-3 עם הליום-3, p-11B ו-p-6Li, וניכרים ל-D-3He ול-D-D, כך שרק D-T אפשרי. לטענת הדו"ח הוא השתמש בממוצעי קצב שכפו את המסקנה, ו"הפסימיות שלו נראית מוגזמת", אך המלצותיו לכיווני מחקר "עדיין תקפות". סימולציות של מקורות נייטרונים, שערכו המחבר ועמיתיו, תאמו תוצאה ניסויית של 10 בחזקת 6 נייטרונים לשנייה בהתקן בקוטר 30 ס"מ, ב-10 מיליאמפר ו-50 קילו-וולט. ב-"A-device" של UIUC, בלחץ 4.6 מיליטור, כמחצית מיוני הדאוטריום עוברים החלפת מטען כבר במעבר הראשון, ואחרי ארבעה מעברים רובם איבדו אנרגיה.

פרק V - יישומים אפשריים

היישום העיקרי עד כה הוא מקור נייטרונים נייד וקטן ל-NAA. יישומים נוספים: הפקת איזוטופים רפואיים ול-PET, הדמיית השתלת יוני דאוטריום והליום בחומרי דופן של כורים, ומקור קרני רנטגן רכות בקוטביות הפוכה.

הדו"ח מקדיש מקום רב לתחנת בידוק משולבת לביטחון פנים, שהציעו המחבר ועמיתיו בשנת 2005: מקורות נייטרונים של 2.45 ו-14.1 MeV ומקור רנטגן (במתח של כ-120 קילו-וולט מתקבלות קרני רנטגן של כ-80 קילו-וולט). טבלה 5.1 משווה בין רנטגן לשתי שיטות נייטרונים (TNA ו-FNA). פריטי הבדיקה כוללים חומרי נפץ (RDX, TNT, PETN, TATB, טטריל, Semtex, C-4) בגדלים של 8 עד 20 ס"מ בכל ממד, אורניום טבעי ומועשר, קוקאין והרואין, ופריטים רגילים כמו אלכוהול, משי, ניילון וסכו"ם. מערכת ההספק הפולסי מוזנת מ-12-48 וולט DC או 120 וולט AC, כדי שאפשר יהיה להתקין אותה על טנדרים, רכבי אכיפה ומשאיות צבאיות קלות, במתח מוצא של 50-120 קילו-וולט. מערכת לוגיקה עמומה (fuzzy logic) מחליטה אוטומטית אם להעביר פריט או להתריע, ואדם מעורב רק בהתרעה. מוצגים יישומים לכבודה בשדה תעופה (איור 5.3) ולמכולות הנפרקות מאוניות (איור 5.4), והדו"ח קובע שהמערכת "תסגור פער חיוני" באבטחת נמלים ושדות תעופה.

החללית "Fusion Ship II", שדרוג של "Fusion Ship I", מתוארת באורך 300 מטר ובמסה התחלתית של 500 טון, עם שני מכלולים באורך 175 מטר, ובכל אחד חמישה כורי IEC כדוריים בדלק D-3He וממירי אנרגיה ישירה מסוג TWDEC. הכורים מפיקים 1,394 מגה-ואט בשטף פרוטונים ו-469 מגה-ואט חום, המומרים ל-1,197 מגה-ואט חשמל; 242 מגה-ואט חוזרים להפעלת הכורים ו-750 מגה-ואט מניעים מנועי יונים בארגון, בדחף סגולי של 35,000 שניות וביעילות של 90 אחוז. הדחף 4,370 ניוטון והתאוצה ההתחלתית 0.0087 מטר לשנייה בריבוע. המסע לצדק נמשך לפי הדו"ח 210 ימים הלוך ו-153 חזור, ודורש 222 טון ארגון לשינוי מהירות כולל של 220 קילומטר לשנייה. פירוט המסה כולל 20 טון למגורי הצוות, 15 לאלקטרוניקה, 20 למזון ולתמיכת חיים, 15 למיגון ו-1.2 לאנטנה, ועוד 60 טון מקדם ביטחון. טבלה 5.2 משווה לטוקמק כדורי ממחקר של NASA Glenn משנת 2001.

מושג ה-MCSA (מערך IEC כדורי מתועל מגנטית) מצמיד כמה יחידות IEC בתעלות מגנטיות, כדי להחזיר למחזור יונים שהיו אובדים ולכוד מחדש הפסדים לאורך הציר; לפי הדו"ח עקרונות אלה "טרם הודגמו ניסויית".

פרק VI - ניסוי breakeven מוצע

הפרק פותח בקביעה שההתקנים הטובים ביותר רחוקים 5 או 6 סדרי גודל מנקודת האיזון, ומצטט סגן מנהל ב-LLNL: "היתוך אינו רלוונטי, אף פוליטיקאי אינו מזכיר אותו". ההצעה היא ניסוי שיוכיח איזון בדלק p-11B, הדורש כ-150 קילו-אלקטרון-וולט ומתח של כ-180 קילו-וולט, וקריטריון לוסון של 10 בחזקת 16, כלומר זמני כליאה של כשנייה. נקודת המוצא היא הניסוי הקיים ב-UIUC: תא כדורי בקוטר 16 אינץ' עם תותח יונים בתדר רדיו, כ-10 בחזקת 8 תגובות לשנייה, כ-2 מעברים, זרם של כ-50 מיליאמפר ו-Q מסדר 10 בחזקת מינוס 6. המתקן המוצע: 12 תותחי יונים עם שאיבה דיפרנציאלית, ללא רשת, ומקור פולסי מסוג מרקס של כמגה-ואט אחד למשך מילישנייה, פעם ב-100 שניות. מספר המעברים אמור לגדול לכאלף, הזרם ל-6,000 מיליאמפר ורדיוס הליבה לקטון פי 10, כך ש-Q יגדל פי 10 בחזקת 8 ויגיע ל-1. כדי לחסוך, האיזון יוכח בסימולציה בפלזמת מימן ובאבחון, ולא בדאוטריום שמחייב מיגון כבד. סעיף הסיכום מציין ששאר מערכות המתקן, כולל הזרקת דלק מימן-בורון והמרה ישירה לחשמל, דורשות עוד פיתוח.

פרטים בולטים

  • לפי הדו"ח, גישת IEC נולדה אצל פילו פרנסוורת', ממציא הטלוויזיה האלקטרונית, בשנת 1955.
  • דיימלר-קרייזלר השתמשה בגרמניה ביחידות IEC ברישיון UIUC לבדיקת עפרות על מסועים, במקום מקורות קליפורניום-252.
  • תוצאות ניסוי ששת התותחים של הירש (יותר מ-10 בחזקת 9 נייטרונים לשנייה) לא שוחזרו כשהמתקן המקורי הושאל לאוניברסיטת בריגהאם יאנג.
  • הדו"ח מזכיר שימוש אפשרי בסילון IEC בפולסים "לנטרל מטרה הגנתית לפני שתספיק לתמרן".
  • תחנת הבידוק המוצעת מיועדת לזהות חומרי נפץ, אורניום וסמים, ולהחליט אוטומטית בלוגיקה עמומה אם להתריע.
  • Fusion Ship II: עשרה כורי IEC, 750 מגה-ואט להנעה, 210 ימים לצדק.
  • ניסוי ה-breakeven המוצע אמור להגדיל את Q פי 10 בחזקת 8 בעזרת 12 תותחי יונים, ולהוכיח את האיזון בפלזמת מימן כדי להימנע ממיגון.

מה לא נמצא במסמך

  • שם המחבר הושחר בשער ומוחלף בכינוי "AAP Person 70", וגם שם מנהל התוכנית מוחלף ב-"AAP Person 1". לא נמצאו השחרות אחרות בגוף הטקסט. סימוני הסיווג "UNCLASSIFIED//FOR OFFICIAL USE ONLY" בכותרות העמודים משובשים ב-OCR ומחוקים חלקית בקו.
  • הטקסט נקטע בעמוד 64, באמצע סעיף הסיכום של פרק VI; סוף הסיכום ומקורות הפרק אינם בטקסט שנקרא.
  • הדו"ח עצמו מציין שנת כספים 2009 ואין בו תאריך, בעוד תאריך הרשומה באתר war.gov הוא 10 במרץ 2010.
  • המרחק מנקודת האיזון מוצג בשני אופנים: בהקדמה "ארבעה עד חמישה סדרי גודל" עבור p-11B, ובפרק VI "5 או 6 סדרי גודל". הדו"ח אינו מיישב את ההבדל.
  • תוכן העניינים, טבלאות 3.1, 5.1 ו-5.2 ואיורים אחדים משובשים קשות ב-OCR; ערכי טבלה 3.1 אינם מיושרים בבירור לשורותיהם, ואורך החללית בטבלה 5.2 אינו קריא. מעריך הזרם בכלל קנה המידה של צונב קרוא כ-"15" ב-OCR, והפירוש "בחזקת 5" אינו ודאי.
  • בטקסט שיבושי כתיב ושמות שאינם עקביים, כמו "Hirsh" ו-"Hirsch", "Larson" במקום "Lawson", ומחבר מחקר 1997 המופיע בשני כתיבים שונים בטקסט וברשימת המקורות. כמה הפניות למקורות ולאיורים נראות שגויות. חידוש הרעיון בידי בוסארד מתואר "בסוף שנות ה-90", כפי שנכתב.
  • חלק מהתוצאות מוצגות כ"קרובות להערכות התאורטיות שלנו", כלומר מנקודת מבטה של קבוצת UIUC שהמחבר עומד בראשה.

מונחים

  • IEC - היתוך בכליאה אלקטרוסטטית אינרציאלית: האצת יונים בשדה חשמלי אל מרכז ההתקן.
  • breakeven - נקודת האיזון, שבה הספק ההיתוך שווה להספק המושקע (Q שווה 1).
  • דלק אנייטרוני (p-11B) - מימן ובורון 11, שתגובתם כמעט אינה מפיקה נייטרונים.
  • קריטריון לוסון - מכפלת הצפיפות בזמן הכליאה הנדרשת להיתוך מועיל.
  • NAA - ניתוח שפעול נייטרוני, זיהוי חומרים לפי הקרינה שהם פולטים אחרי הקרנה בנייטרונים.
  • DaIEC - IEC בסיוע מגנט דיפול במרכז ההתקן.
  • MCSA - מערך של כמה התקני IEC כדוריים המחוברים בתעלות מגנטיות.

// תוכן המסמך - תרגום

היתוך בכליאה אלקטרוסטטית אינרציאלית

הוכן על ידי:
אגף תמיכה ברכש (DWO-3)
המשרד להתרעה ביטחונית
מנהלת הניתוח
סוכנות הביון הביטחונית (DIA)

מחבר: AAP Person 70

הערה מנהלית
אזהרת זכויות יוצרים: אין להפיץ הלאה את התצלומים שבפרסום זה.
מוצר זה הוא אחד מסדרת דוחות טכנולוגיה מתקדמת שהופקו בשנת הכספים 2009 במסגרת תוכנית יישומי מערכות נשק אווירו-חלליות מתקדמות (AAWSA) של המשרד להתרעה ביטחונית בסוכנות הביון הביטחונית. הערות או שאלות בנוגע למסמך זה יש להפנות אל AAP Person 1, מנהל תוכנית AAWSA, סוכנות הביון הביטחונית, ATTN: CLAR/DWO-3, בניין 6000, וושינגטון.

בלתי מסווג // [הסימון „לשימוש רשמי בלבד" מחוק]

תוכן העניינים
הקדמה
פרק I. רקע ויסודות של IEC
רקע על IEC
יסודות IEC
תפיסת ה-HEPS של בוסארד (Polywell)
מלכודת פנינג של בארנס ונבל
הערות סיכום
פרק II. ניסויים נבחרים
הערות סיכום
פרק III. גאומטריות אחרות
IEC גליליים
מדחף סילון IEC מונע חשמלית
הקשר למדחפים קודמים אחרים
הפקת סילון מ-IEC כדורי
תיאור מדחף סילון ה-IEC
השוואה למדחף „פלזמה" קונבנציונלי
הפקת הסילון
תכנון הסילון הניסויי וביצועיו
הגדלת קנה המידה ליחידת כוח/מדחף חללית IEC מבוססת p-11B
IEC בסיוע דיפול (DaIEC)
[מספר ערכים בתוכן העניינים אינם קריאים בסריקה.]

+ // המקור באנגלית

// Excerpt (first ~3,000 chars)

Inertial Electrostatic Confinement Fusion
Prepared by:
Acquisition Support Division (DW0-3)
Defense Warning Office
Directorate for Analysis
Defense Intelligence Agency
Author:
AAP Person 70
Administrative Note
COPYRIGHT WARNING: Further dissemination of the photographs in this publication is not authorized.
This product is one in a series of advanced technology reports produced in FY 2009
under the Defense Intelligence Agency, Defense Warning Office's Advanced Aerospace
Weapon System Applications (AAWSA) Program. Comments or questions pertaining to
this document should be addressed to!AAP Person 1
I AAWSA Program
Manager, Defense Intelligence Agency, ATTN: CLAR/DWO-3, Bldg 6000, Washington,
ii

UNCLASSIFIED / -F@-R-OFFtGEHE-USE-ONEY

Contents
PGT ACG vincewrereteGiereee e es e e ieeteeieiat vii
Section [. IEC Background and BASICS ........cccssesenecvenseesusevccentanecususonaesuneusussussnsunnenee 1
IEC Background. ...sccseseceees er rer aerevemmisiay SriNerKieN SEAS Eee eee reece 3
IEC Basics sssicncannnnnnninnnn nS 5
Bussard HEPS (or Polywell) Concept.........:cccccceceneceeeceeeeeeeeuenseenenenenenensaeeeeenes 10
Barnes Nebel Penning: ThA i sciscicscsienciesineseeneeeeuawavewsiwawsiennianenewsineniencianevendlan 10
NENG POPS, DEV ICS cers crsasacecckborseunnsewnebeuieecnieteneseeiniwe dee ecew eres ew eeeeeneeene enwewenne 10
CIOSING REMAIKS sesccsicesesacaiscsasvsrecrsacseeersucinenesansiabsenendesauedaatnisawsededebaaedaemisiNnpans 12
oie 1) a = Pree PPLE A PEY TTT T Cr CoPT ETP ET OPT PTET CTT TP ECOCTE TET PeT CET CET POLE TT CECC PTET CCALET TEEPE ETT Ceree 13
Section IL: Select: EXPeriMe nts wisi csicsiavisccieveniaceneriewiwieisinapiersieenieuniwanvarwnvedeneeiniae 14
Closing COMMGHNtS weisssscesscscsicsvacsaieccnasinsvareanieses ieansadandenmiavaienerernmniaaavanei aie 20
Cue lp Le BPE PEPER TS TPE CLE CPT ECET CETTE ET PERETTI ECP ETCILTCRCTeETTeee 20
Section IIT. Other Geometries ........ccccscceeceeececeeeeeeceecececuseseeraecescneueususereeuceceeueeeaeans 21
Cylindrical TECS .....cssssseseseensnee TT TTT Terre rrr rrr err irre vane ek
Electrically-Driven IEC Jet Thruster........ccccccscscscesseeeecseeeeeuecneuenseunensneueeueeeeesauass 22
Relation to Other Prior Thruster ......cccccsccccnsseseeeeeeeeeeeeensusnensnsneueeenseeenesaeaeaes 23
JET Extraction From a Spherical IEC.......ccccccssecscnceceeeeceeeeuencnsusueesnsnensnsasenaeues 24
Description of the [EC Jet Thruster ............ SYP eee Tye Jvuswaasduwuwecagawivcgs Perret 24
Comparison to a Conventional “Plasma” ThruSter ......:cccscsssccseeseseecensenesnenenss 24
JOE EXtracelo ny sc scsssncssnasseecsnscsncecnsncsenasseansecnnene ie Seahddawenaessspenensushnesanunneeeninvconses 26
Experimental Jet Design and Performance ....ccccccsceereeereneveususeeneneneneeenousueunnns 26
Scale-up to p-14B IEC Space Power Unit/ Thruster .....cccccssssceeessseseseeeeneuseeenes 28
The Dipole Assisted ITEC (DaIEC) ....c.ccsccsssstsescsenrsteeeesevevsnsenetensnsueavansesnaseenesen 29
DAIEC EXP…

// עוד ממהדורה 06