[發明專利]用離心力來約束等離子體以實現受控核聚變

無效

• 申請號: 201010192793.3
• 申請日: 2010-05-25
• 公開（公告）號: CN101866699A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 黃必錄
• 申請（專利權）人: 黃必錄
• 主分類號: G21B1/00
• 分類號: G21B1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及等離子體約束與核聚變，特別是涉及用離心力來約束等離子體以實現受控核聚變。

背景技術

氫的同位素氘和氚聚變成氦可以釋放出巨大的能量，但是要達到聚變的點火溫度，氫彈只要幾百萬度，而慣性約束和磁場約束要上億度。由于慣性約束和磁場約束對等離子體的約束時間太短，反應速度必須極快，否則無法瞬間完成聚變反應，這實際上很難實現。如果能使等離子體約束時間大幅度延長，等離子密度大幅度提高，反應溫度甚至可以比氫彈點火的溫度還要低，以實現緩慢的核聚變，例如，普通氫的點火溫度需要10億攝氏度以上，但在太陽中只需要1千多萬攝氏度就能夠發生聚變反應。此外，核聚變時產生的中子輻射也會破壞反應所用的容器的材料的性能。

概念引導：達到點火溫度可以迅速地發生核聚變反應，就如化學中的燃燒；低于點火溫度也能發生反應，只是反應比較慢，就如化學中緩慢氧化一樣。

發明內容

本發明的目的是提供用離心力來約束等離子體以實現受控核聚變，它不僅可以對等離子體進行長時間和較高密度地約束，而且反應溫度低，以實現緩慢的核聚變反應，產生的中子輻射也不會破壞反應容器的材料的性能，以克服現有技術中的不足。

按此目的設計的用離心力來約束等離子體以實現受控核聚變，包括反應容器、經緯旋轉架和轉軸；其特征是反應容器是一個中空的球體，整個反應容器設置在經緯旋轉架上。

所述的反應容器內分層分布著液態金屬層或固態金屬層(汞、鉛、鐿等)、汽化層、氣態金屬層和球狀的氘氚等離子體；所述的經緯旋轉架包括轉軸等，可以帶動反應容器像地球儀的經緯線那樣的方向旋轉。

本發明采用離心附壁原理，使液態金屬層、汽化層和氣態金屬層分層分布在反應容器的所有內壁上，形成一層由液態金屬層或固態金屬層構成的反射熱輻射的反射層，由汽化層和氣態金屬層構成的隔熱層。本發明是通過離心力來約束等離子體的，具有對等離子體約束時間不受限制、等離子密度較高、因此所需的反應溫度較低，以及隔熱效果好和造價比較低。

附圖說明

圖1是本發明實施例的示意圖。

圖2是本發明實施例的剖面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明做進一步詳細描述。

參見圖1-圖2所示的用離心力來約束等離子體以實現受控核聚變，包括反應容器1、經緯旋轉架2和轉軸3組成；反應容器1是一個中空的球體，由適當的材料做成容器的外殼4，內部分層分布著液態金屬層5或固態金屬層5、汽化層6、氣態金屬層7和球狀的氘氚等離子體8，整個反應容器1設置在經緯旋轉架2和轉軸3上。

所述的經緯旋轉架2包括轉軸3、液態金屬入口9和液態/氣態金屬出口10，經緯旋轉架2和轉軸3可以帶動反應容器1像地球儀的經緯線那樣的方向旋轉，由此產生的離心力使反應容器1內壁的液態金屬和氣態金屬分層貼附在反應容器1的所有內壁上。當然，也可以采用電磁技術直接驅動反應容器1的內壁的液態金屬層5和氣態金屬層7旋轉。

本發明有兩種反應方案。連續方案：當反應容器1中心的球狀的氘氚等離子體8在相應的加熱方式的加熱下溫度升高到幾百萬度時，就會開始發生緩慢的核聚變，并釋放出光和熱及中子，中子被液態金屬層5屏蔽和反射回去，以保護外殼4材料的性能。大部分的光輻射被液態金屬層5光亮的表面反射回去，以降低液態金屬層5表面吸收光輻射的熱，同時也對氘氚等離子體8起到保溫的作用。有一部分的光輻射被液態金屬層5的表面吸收，使液態金屬層的表面汽化，形成一層不斷向中心方向11膨脹的汽化層6，由于氣體是相對熱傳導的方向膨脹的，再加上汽化層6的金屬蒸汽溫度只比液態金屬的沸點高一些，因此，在一定的壓力下，汽化層6的金屬蒸汽的密度能夠比液態水還高，致使熱傳導的速度慢，很難趕上蒸汽的膨脹速度，這樣，通過傳導的熱很少達到液態金屬層5的表面，對液態金屬層5起到很好的隔熱作用。原子量大的氣體(如汞等)不但不善于導熱，而且在離心力的作用下很容易與原子量小的氘氚等離子體8保持分離，這樣對氘氚等離子體8起到保溫、隔離和約束的作用。由于離心力總是使溫度相對較低和密度相對較高的氣體分布在外面，因此，氣態金屬層7和汽化層6幾乎不能發生熱量的對流傳遞。