首页 / 专利库 / 核能 / 核聚变 / 一种低温可控核聚变装置

一种低温可控核聚变装置

阅读:527发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种低温可控核聚变装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且涉及一种低温可控 核聚变 装置,不需要耐极高温的材料,它能够在较低的 温度 下,连续可控产生核聚变。在一个圆柱形的可控核聚变装置的中心处,有一个质子枪(1), 真空 腔(2),针状聚焦棒(3),窄隙聚焦腔(4),内壁(5),窄隙核聚焦腔的底部与内壁区域为核聚变微室(6),在内壁外侧有 中子 吸附 层(7),中子吸附层的外侧为热交换层(8),在热交换层外侧为可控核聚变装置的外壁(9);质子枪喷出的氘或氚或氘氚混合正离子(10)在 电场 的 加速 下,向带负电的针状聚焦棒、内壁方向高速运动,在针状聚焦棒外壁的窄隙核聚变腔内向内壁组成的底部聚焦,其 密度 升高,氘氚混合粒子在窄隙核聚变腔底部附近相互碰撞,有一定的几率能产生核聚变反应。,下面是一种低温可控核聚变装置专利的具体信息内容。

1.一种低温可控核聚变装置,该装置不仅能够实现持续可控的核聚变,而且装置的内壁不需要耐极高温的材料,其特征是:在一个圆柱形的可控核聚变装置的中心处,有一个质子枪(1),真空腔(2),针状聚焦棒(3),窄隙聚焦腔(4),内壁(5),窄隙核聚焦腔的底部与内壁区域为核聚变微室(6),在内壁外侧有中子吸附层(7),中子吸附层的外侧为热交换层(8),在热交换层外侧为可控核聚变装置的外壁(9)。
2.根据权利要求1所述的低温可控核聚变装置,其特征是:在可控核聚变装置的外面有电源装置,产生高压电,正极(10)连接质子枪,负极(12)连接内壁,使内壁的一小部分和针状聚焦棒带负电,质子枪喷出的氘或氚或氘氚混合正离子(10)在电场加速下,向带负电的针状聚焦棒外壁的窄隙聚焦腔、内壁方向高速运动,氘或氚或氘氚混合正离子期间大部分粒子与针状聚焦棒外壁碰撞,大部分粒子呈锐碰撞,改变少量角度继续向前运动,再与对侧的针状聚焦外壁呈锐角碰撞前行,直到底部附近,窄隙核聚焦腔的底部附近核聚变微室的氘氚混合粒子密度通过聚焦,其密度升高,速度亦很高,氘氚混合粒子在核聚变微室内相互碰撞,有一定的几率能产生核聚变反应。
3.根据权利要求1所述的低温可控核聚变装置,其特征是:内壁及针状聚焦棒由高熔点、高导热的金属(如钨等)或非金属材料制成,两者可以是同样材料,也可以是不同材料,针状聚焦棒呈针状,表面光滑,针状聚焦棒密集安装在内壁的内侧面上,针尖指向中心,针状聚焦棒之间形成微小窄隙。内壁的内侧面表面制成密集的偏心凹球面,偏心凹球面与针状聚焦棒下端的微小窄隙组成核聚变微室(6)。
4.根据权利要求1所述的低温可控核聚变装置,其特征是:通过调节质子枪输出的粒子强度和电场的电压,控制在核聚变微室内氘氚混合粒子密度和运动速度,就能控制产生核聚变反应的强度,也能控制针状聚焦棒、核聚变微室、内壁的温度,使核聚变装置在一定的温度下连续可控地运行。
5.根据权利要求1所述的低温可控核聚变装置,其特征是:内壁可以是一个整体,连接电源负极;内壁也可以做成状,每块内壁分别连接外接电源的负极。控制高压加速电场在真空腔内旋转电场,使粒子束在真空腔内扫描状运行,粒子束在极短的时间内每个针状间隙内,进行聚焦,核聚变小室内进行压缩、相互碰撞,产生核聚变。
6.根据权利要求1所述的低温可控核聚变装置,其特征是:扫描方式特点:1、提高粒子束强度,增加核聚变几率;2、提高电场强度,增加粒子运动速度,增加核聚变几率;3、增加针状聚焦棒和内壁的热传导、散热。保护针状聚焦棒和内壁材料的安全使用,不被融化和变型,提高使用寿命;4、在粒子束扫描间期,可以将核聚变后的产物、未反应的物质以及杂质有时间排出。
7.根据权利要求1所述的低温可控核聚变装置,其特征是:也可以不需要在可控核聚变装置的外面有电源装置,可以在可控核聚变装置外部设置一小型质子加速器,将氘或氚或氘氚混合正离子加速到兆电子伏特级速度,引导到质子枪喷出,质子枪可以旋转,使粒子束在真空腔内扫描状运行,粒子束在极短的时间内每个针状间隙内,进行聚焦,核聚变小室内进行压缩、相互碰撞,产生核聚变。
8.根据权利要求1所述的低温可控核聚变装置,其特征是:质子枪喷出的氘或氚或氘氚混合离子在电场的加速下,向带负电的针状聚焦棒、内壁方向高速运动,它们本身带有的动能,通过与针状聚焦棒外壁及内壁碰撞,大部分转化为热能,通过针状聚焦棒及内壁向中子吸收转化层、热交换层传导。
9.根据权利要求1所述的低温可控核聚变装置,其特征是:本发明可控核聚变装置,输入能量和核聚变产生的能量均在一个封闭的圆柱型转化为热能,输入能量被重新吸收成为输出热能的一部分,只要产生小概率的核聚变反应,就能使Q因子>1,实现可持续核聚变。
10.根据权利要求1所述的低温可控核聚变装置,其特征是:本发明提供一种低温可控连续核聚变装置,该装置不仅能够实现持续可控的核聚变,而且装置的内壁不需要耐极高温的材料。

说明书全文

一种低温可控核聚变装置

[0001] 本发明涉及一种低温可控核聚变装置,它能够在较低的温度条件下运行,连续可控地产生核聚变,输出热量,进行发电、供热。
[0002] 核聚变能够产生巨大的能量,但要实现可控的核聚变反应是非常困难的,目前人类实现核聚变的是氢弹,原理是通过弹的裂变反应,爆炸产生的瞬间高温高压,对氢原子同位素进行点火,产生热核聚变。但是这个过程瞬间爆炸的过程,释放的能量巨大,是破坏性的,完全不可控,也不是持续的过程,所产生的能量不能被回收利用
[0003] 根据物理学理论计算要实现核聚变反应,产生核聚变点火的条件是:温度和密度、约束时间的乘积大于劳森判据才能达到,需要达到上千万度乃至上亿度的高温和密度,氢同位素粒子的运动速度才能克服原子核之间的库伦,相互碰撞,产生持续有商业价值的核聚变反应。
[0004] 随着工业和现代社会的不断发展,人类文明对于能源的需求日益增多,而现有的石油、炭等不可再生能源储量有限,很快将无法满足人类的生存发展需要,而新能源中能产生巨大能量的核能可以作为人类未来的清洁能源。核聚变产生的能量较核裂变产生的更多而且核燃料也更容易获得,如何安全高效持续可控的利用核聚变的能源,成为了人类目前急需解决的问题。
[0005] 目前我国和世界各国,在可控核聚变技术的研究上,投入了大量的人力和物力,取得了一定的进展,但都没有能够进行完全点火,实现持续的核聚变,离实用和商业应用还差得很远,很长的路要走。目前为止,主要的可控核聚变方式有,1、声波核聚变,2、激光约束(惯性约束)核聚变,3、磁约束核聚变(托卡克、仿星器、磁镜、反向场、球形环等),可行性较大的可控磁聚变反应装置托卡马克装置。
[0006] 核聚变技术所面临的主要问题,主要是如何能够较长时间的保持等离子体的持续放电产生的高温,产生稳定可控的核聚变反应,要想能够投入实际使用,必须使得输入装置的能量远远小于输出的能量才行,即能量增益因子Q值,必须尽可能提高Q值,还有研制能够耐高温的内壁材料也是研究的难点。
[0007] 为了克服上述现有正在研究的可控热聚变装置不能实现点火,产生持续可控的核聚变及需要耐极高温的内壁等缺陷,本发明提供一种低温可控连续核聚变装置。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:在一个圆柱形的可控核聚变装置的中心处,有一个质子枪(1),真空腔(2),针状聚焦棒(3),窄隙聚焦腔(4),内壁(5),窄隙核聚焦腔的底部与内壁区域为核聚变微室(6),在内壁外侧有中子吸附层(7),中子吸附层的外侧为热交换层(8),在热交换层外侧为可控核聚变装置的外壁(9)。
[0009] 在可控核聚变装置的外面有电源装置,产生高压电,正极(11)连接质子枪,负极(12)连接内壁,使内壁的一小部分和针状聚焦棒带负电,质子枪喷出的氘或氚或氘氚混合正离子(10)在高压电场加速下,向带负电的针状聚焦棒外壁的窄隙聚焦腔、内壁方向高速运动,氘或氚或氘氚混合正离子期间大部分粒子与针状聚焦棒外壁碰撞,大部分粒子呈锐碰撞,改变少量角度继续向前运动,再与对侧的针状聚焦外壁呈锐角碰撞前行,直到底部附近,窄隙核聚焦腔的底部附近核聚变微室的氘氚混合粒子密度通过聚焦,其密度升高,速度亦很高,氘氚混合粒子在核聚变微室内相互碰撞,有一定的几率能产生核聚变反应。内壁及针状聚焦棒由高熔点、高导热的金属(如钨等)或非金属材料制成,两者可以是同样材料,也可以是不同材料,针状聚焦棒呈针状,表面光滑,针状聚焦棒密集安装在内壁的内侧面上,针尖指向中心,针状聚焦棒之间形成微小窄隙。内壁的内侧面表面制成密集的偏心凹球面,偏心凹球面与针状聚焦棒下端的微小窄隙组成核聚变微室。
[0010] 内壁可以是一个整体,连接电源负极;内壁也可以做成条状,每块内壁分别连接外接电源的负极。控制高压加速电场在真空腔内旋转扫描电场,使粒子束在真空腔内扫描状运行,粒子束在极短的时间内每个针状间隙内,进行聚焦,核聚变小室内进行压缩、相互碰撞,产生可控小概率的核聚变。
[0011] 用扫描方式运行:1、可提高粒子束强度,增加核聚变几率;2、提高电场强度,增加粒子运动速度,增加核聚变几率;3、增加针状聚焦棒和内壁的热传导、散热,保护针状聚焦棒和内壁材料的安全使用,不被融化和变型,提高使用寿命;4、在粒子束扫描间期,可以将核聚变后的产物、未反应的物质以及杂质有时间排出。
[0012] 通过调节质子枪输出的粒子强度和电场的电压,控制在核聚变微室内氘氚混合粒子密度和运动速度,就能控制产生核聚变反应的强度,也能控制针状聚焦棒、核聚变微室、内壁的温度,使核聚变装置在一定的温度下连续可控地运行。
[0013] 另外,也可以不需要在可控核聚变装置的外面有电源装置,可以在可控核聚变装置外部设置一小型质子加速器,将氘或氚或氘氚混合正离子加速到兆电子伏特级速度,引导到质子枪喷出,质子枪可以旋转,使粒子束在真空腔内扫描状运行,粒子束在极短的时间内每个针状间隙内,进行聚焦,核聚变小室内进行压缩、相互碰撞,产生小概率的核聚变。
[0014] 在核聚变微室产生核聚变反应产生的能量Q1主要是中子和氦离子的动能,快速运动的中子,穿透性强,大部分快速运动的中子穿过内壁,在中子吸附层内与吸附材料碰撞转变为慢中子,被吸收,同时中子的动能转化为热能,热能传到到热交换层;高速运动的氦离子能量通过与内壁及针状聚焦棒的多次碰撞,将能量传递给内壁及针状聚焦棒,转化为热量通过内壁材料向外层的中子吸附层到达热交换层的液体,产生高温蒸汽,将高温高压蒸汽道出可控连续核聚变装置,推动汽轮机做功发电。质子枪喷出的氘或氚或氘氚混合离子在电场的加速下,向带负电的针状聚焦棒、内壁方向高速运动,它们本身带有的动能,通过与针状聚焦棒外壁及内壁碰撞,大部分转化为热能Q2,通过针状聚焦棒及内壁向中子吸收转化层、热交换层传导;热交换层输出的总热量Qc=Q1+Q2。
[0015] 外界电源输入的能量Qs,一部分为加热氘或氚或氘氚混合离子,另一部分为产生高压电场加速氘或氚或氘氚粒子,形成粒子动能。
[0016] 当整个系统的输出能量大于输入能量时,即Qc>Qs,就是Q因子(Q因子=Qc/Qs)大与1,这个的核聚变装置才能维持连续运行,才能有商业实用价值。
[0017] 本发明可控核聚变装置,输入能量和核聚变产生的能量均在一个封闭的圆柱型转化为热能,输入能量被重新吸收成为输出热能的一部分,只要产生小概率的核聚变反应,就能使能量增益因子Q值>1,实现有商业价值的可持续核聚变。
[0018] 本发明提供一种低温可控连续核聚变装置,该装置不仅能够实现持续可控的核聚变,而且装置的内壁不需要耐极高温的材料。附图说明
[0019] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0020] 图1是本发明一个实施例的横剖面构造图。
[0021] 图2是本发明一个实施例的横剖面构造图局部放大图。
[0022] 图3是本发明第二个实施例的横剖面构造图。
[0023] 图中1.质子枪,2.真空腔,3.针状聚焦棒,4.窄隙核聚焦腔,5.内壁,6.核聚变微室,7.中子吸附层,8.热交换层,9.外壁,10.正离子,11.正极,12.负极。

具体实施方式

[0024] 在图1中,在一个圆柱形的可控核聚变装置的中心处,有一个质子枪(1),真空腔(2),针状聚焦棒(3),窄隙聚焦腔(4),内壁(5),窄隙核聚焦腔的底部与内壁区域为核聚变微室(6),在内壁外侧有中子吸附层(7),中子吸附层的外侧为热交换层(8),在热交换层外侧为可控核聚变装置的外壁(9)。
[0025] 在可控核聚变装置的外面有电源装置,产生高压电,正极(11)连接质子枪,负极(12)连接内壁,使内壁的一小部分和针状聚焦棒带负电,质子枪喷出的氘或氚或氘氚混合正离子(10)在电场的加速下,向带负电的针状聚焦棒外壁的窄隙聚焦腔、内壁方向高速运动,氘或氚或氘氚混合正离子期间大部分粒子与针状聚焦棒外壁碰撞,大部分粒子呈锐角碰撞,改变少量角度继续运动,再与对侧的针状聚焦外壁呈锐角碰撞前行,直到底部附近,窄隙核聚焦腔的底部附近核聚变微室的氘氚混合粒子密度通过聚焦,其密度升高,速度亦很高,氘氚混合粒子在核聚变微室内相互碰撞,有一定的几率能产生核聚变反应。内壁及针状聚焦棒由高熔点、高导热的金属(如钨等)或非金属材料制成,两者可以是同样材料,也可以是不同材料,针状聚焦棒呈针状,表面光滑,针状聚焦棒密集安装在内壁的内侧面上,针尖指向中心,针状聚焦棒之间形成微小窄隙。内壁的内侧面表面制成密集的偏心凹球面,偏心凹球面与针状聚焦棒下端的微小窄隙组成核聚变微室。
[0026] 内壁可以是一个整体,连接电源负极;内壁也可以做成条块状,每块内壁分别连接外接电源的负极。控制高压加速电场在真空腔内旋转扫描电场,使粒子束在真空腔内扫描状运行,粒子束在极短的时间内每个针状间隙内,进行聚焦,核聚变小室内进行压缩、相互碰撞,产生可控小概率的核聚变。
[0027] 在图3所示的另一个实施例中,在一个圆柱形的可控核聚变装置的中心处,有一个质子枪(1),真空腔(2),针状聚焦棒(3),窄隙聚焦腔(4),内壁(5),窄隙核聚焦腔的底部与内壁区域为核聚变微室(6),在内壁外侧有中子吸附层(7),中子吸附层的外侧为热交换层(8),在热交换层外侧为可控核聚变装置的外壁(9)。
[0028] 本实施例中不需要在可控核聚变装置的外面有电源装置,在可控核聚变装置外部设置一小型质子加速器,将氘或氚或氘氚混合正离子加速到兆电子伏特级速度,引导到质子枪喷出,质子枪可以旋转,使粒子束在真空腔内扫描状运行,粒子束在极短的时间内每个针状间隙内,进行聚焦,核聚变小室内进行压缩、相互碰撞,产生可控小概率的核聚变。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈