[實用新型]球體等離子發(fā)電裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920032584.5
• 申請日: 2009-04-14
• 公開（公告）號: CN201387729Y
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周先德;朱小鳴;周銘;周鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 周先德
• 主分類號: G21B1/05
• 分類號: G21B1/05;G21B1/11
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及發(fā)電裝置，尤其是涉及一種球體等離子發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

ToKamak(即托卡馬克)乃俄文縮寫的音譯，原意為“載電流的環(huán)形捕集室”，中譯文簡稱為“環(huán)流器”。ToKamak裝置是1950年蘇聯(lián)科學(xué)家薩哈羅夫和塔姆提出來的，用磁場來約束等離子體中帶電粒子使其不逃逸掉的方法，簡稱“磁約束”容器(或裝置)。ToKamak的工作原理是：利用磁場來約束等離子體中的帶電粒子的運動軌道，使帶電粒子繞著磁場生成的磁力線軌道運動。實際使用時，人工給ToKamak裝置制造一個外加的環(huán)向磁場Bp，使plasma帶電粒子繞著磁力線做拉莫運動，此時存在一plasma電流Ip，這個電流則會產(chǎn)生一個環(huán)向磁場Bφ，這時在plasma帶電粒子上則同時存在兩個磁場的疊加，生成總的磁場B：BA＝Bφ+Bp，總磁場B的磁力線沿著環(huán)面繞行而形成一個磁面，從而將plasma帶電粒子約束住，這個ToKamak裝置則稱為環(huán)形環(huán)流器，即輪胎式環(huán)流器。

當(dāng)今國際上所采用的磁約束裝置，都是按ToKamak的工作原理和裝置來進行的，雖進行過若干次改進，但至今仍無法連續(xù)進行發(fā)電。ToKamak裝置是美、蘇首腦1958年合作，聯(lián)合設(shè)計建造的國際熱核聚變反應(yīng)堆ITER(International?Thermonuclear?Experimental?Reactor)，目前國際上參加ITER計劃的正式成員國包括中國、歐盟等家、俄國、美國、日本、韓國、印度。2005年正式選定法國Cadaracbe為ITER的廠址，計劃2018年左右建成，ITER計劃已進入實質(zhì)性階段。ITER的磁體被浸泡在-269℃的低溫液氮中的超導(dǎo)線圈來生成，采用電磁波或高能粒子束加熱，可以將堆芯plasma加熱到超過一億度，實現(xiàn)核聚變，產(chǎn)生熱功率500MW，增益高達十倍。

但是，ToKamak裝置在實際使用過程中存在以下缺陷和不足：第一、ToKamak輪胎式結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，由于ToKamak中存在大量的中性粒子(這是發(fā)電的必備條件)，而磁場雖然可以控制帶電粒子的運動軌道，但是無法控制中性粒子的運動軌道。大量存在的中性粒子，由于粒子分布不均，因而粒子碰撞進行能量交換的同時，粒子相對運動耗損摩阻能量，則粒子在輸送和離子遷移過程中，其壓力場、密度場、時間場均不穩(wěn)定，易發(fā)生形態(tài)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。plasma帶電粒子與中性粒子結(jié)構(gòu)失穩(wěn)軌道發(fā)生干涉，致使ToKamak環(huán)向電流熄滅，電壓出現(xiàn)負尖峰，從而破壞離子導(dǎo)路，無法發(fā)電，這一點已被大量實驗所證實，并記錄在案，包括Mirnow振蕩、鋸齒振蕩、VDE和Halo電流、ELMS、Fishbone穩(wěn)定性、誤差場穩(wěn)定性以及鎖模現(xiàn)象和plasma破裂。在放電中發(fā)生破裂(disruption)即plasma撕裂模迅速發(fā)展，所生成的磁導(dǎo)結(jié)構(gòu)與容器器壁發(fā)生直接熱接觸或者plasma位形不穩(wěn)定(失穩(wěn))，使plasma柱整體碰撞，造成強力相互作用，引起大量雜質(zhì)進入plasma中，使plasma急冷，并使得電流通道(導(dǎo)路)發(fā)生堵塞，最終使得plasma中熱能及周圍導(dǎo)體中所儲存的磁能在瞬時(＜ms)釋放出來，造成災(zāi)難性后果。在實踐中，大量發(fā)生電流極限破裂(plasma總電流超過其穩(wěn)定性極值)、密度極限破裂、平衡位置控制失控、電流上升過快、比壓極限破裂等一系列破裂，均證明輪胎式結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。綜上，進一步說明：中性粒子的自由能導(dǎo)致的plasma帶電粒子失穩(wěn)是由輪胎式結(jié)構(gòu)失穩(wěn)所造成的。第二、ToKamak容器能級不足，要連續(xù)發(fā)電的充分條件是具備強核力(≥10³Gev)，必須能將分子原子燃料通過高能轉(zhuǎn)變?yōu)镼(夸克)-G(膠子)或F(費米子)-B(玻色子)燃料才有可能，而ToKamak容器電磁力的能級與強核力相差10²量級，這是ToKamak力莫能及的。當(dāng)然，目前國際上所有電源裝置并不是都要求強核力發(fā)電，用化學(xué)電源ev‰都可以，這不是ToKamak核聚變的發(fā)電目標(biāo)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種球體等離子發(fā)電裝置，其結(jié)構(gòu)簡單合理且使用操作簡便、使用效果好，不僅能連續(xù)穩(wěn)定地輸出最大能量的電功率，而且成本低、所用燃料少且具有潔凈燃料的功能。