[發明專利]核能等離子電池

無效

• 申請號: 201110145692.5
• 申請日: 2011-05-22
• 公開（公告）號: CN102800375A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 葛泓杉
• 申請（專利權）人: 葛泓杉
• 主分類號: G21D7/02
• 分類號: G21D7/02;G21D7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

一種核能發電設備，通過利用核裂變反應堆所產生的熱能，將介質等離子化，再通過附加電場或磁場使等離子體正負電荷分離，產生電壓，在外電路產生電流。

二、技術背景

當前核能動力裝置的工作原理可以分兩大類；第一類是以壓水堆為代表的熱能利用類設備，以傳統蒸氣機原理利用核裂變能量。這種方法雖然核能利用率可達百分之廿左右，但是設備龐大，結構復雜，操作難度大。第二種是核能離子電池。它通過熱電材料，直接將核裂變所產生的熱能轉化成電能。但是當前這種核電利用方式效率很底，利用率僅有百分之六左右。

三、發明內容

電池殼體、核裂變反應堆、熱等離子體介質(工作狀態下呈液態或氣態)、傳統熱電轉化金屬(工作狀態下為固體)、陰陽電極、外部閉合電路、外加磁場、剩余熱能利用系統。

電池殼體；用以盛裝和約束熱等離子體介質，核裂變反應堆、傳統熱電轉化金屬，在殼體兩端按裝陰陽電極，電極連接外部閉合電路。殼體應具備有效的防核輻射功能，能耐工作時的高溫和高壓。殼體內表面應考慮是否有必要做成類似于暖水平內膽一樣，具有反射層。因為對熱量的反射作用可加強熱能在熱等離子體介質內的熱電轉化效果。

核裂變反應堆；按裝在電池殼體內，直接處于熱等離子體介質的包裹之中，一側直接放置傳統熱電轉化金屬。傳統熱電轉化金屬與電池陽極隔著部分熱等離子介質遙相對應。

傳統熱電轉化金屬，緊貼核裂變反應堆，直接接受部分核裂變熱量。由于熱等離子體具有導電作用，所以在傳統熱電轉化金屬和電池陽極，實際上構成了一個傳統的核能離子電池，本身能將一部分核能轉化成電能。

熱等離子體介質是這樣的一種概念；當這種物質處于核反應堆工作溫度下時，會變成稠密的等離子態氣體或液體。處于熱氣體或液體的工作狀態時，它的內部因高溫充滿了充足的正電荷和負電荷，并且整體呈現電中性，但不求百分之百的粒子全部等離子體化。這種介質把核反應堆所產生的熱能轉化成了熱等離子體介質中的電能。這種介質追求在工作溫度下介質中能產生最大量的電荷。這種介質可能是某種金屬，也可能是某種化合物，也可能是某幾種物質的混合物，也可能有多種物質適合做介質。使用何種介質需要通過實驗篩選。

這里必須注意，熱等離子體介質，并不是核聚變所使用的高溫等離子體。也不必須要求是氣體，也可能是液體。它只是經過實驗篩選的某種物質，它可以在核裂變反應堆工作的某一溫度下，把熱能變為介質內的電荷能。它與高溫等離子體的相似點主要在于，它們都是總體上呈電中性。所以這種介質即使在溫度最高時，也僅需要殼體就可以約束。不需要磁約束。

傳統熱電轉化金屬；是指當前核能離子電池所使用的熱電轉換金屬。主要使用的是鎢。熱電金屬緊貼在核反應堆一個側面，直接接受核反應堆產生的熱量，透過熱等離子介質，與陽極直接相對應，構成了一個核離子電池的結構。熱電轉化金屬在本技術方案中，究竟會起什么作用，有沒有作用，有沒有必要，都需以實驗結果為準。如果實驗結果證明這一裝置是多余的甚至是有害的，完全可以取消熱電轉化金屬的應用。使整個裝置僅靠熱等離子體介質將熱能轉化成介質內部的電能，并通過外加磁場或電場將電能輸出。

陰陽電極；它們分處殼體的兩端，陽極與熱電轉化金屬相對應，陰極就在殼體的另一端。以陰陽兩極做參照，核反應堆和熱電轉化金屬處于兩極的中間。

外部閉合電路；在殼體之外連接陰陽電極，就構成了外部閉合電路。用電設備就連接在外部電路上。

外加磁場；這是一個供選方案，是為了使熱等離子體介質中的正負離子分別聚集，形成電壓。如果傳統熱電轉化金屬所產生的熱電效應所形成的電流能形成有效的電壓，外加磁場也可以不用?；蛘咄饧哟艌龊蜔犭娊饘傩纬傻碾妶鱿嗷f調，產生更好的工作效果。歸根到底如何使熱等離子體介質中的正電荷和負電荷分別聚集，形成電源內部電壓，需要以實驗結果為依據。

剩余熱能利用系統；本技術方案的核心思想是通過熱等離子體介質，將核能離子電池所產生的多余熱能變成等離子體的電能，通過正負電荷聚集所產生的電壓或離子電池所產生的電流的作用，將介質中的電能輸出。目的是為了提高核反應所產生的熱能的利用率。在殼體內部的介質具有很高的溫度。

由于熱電轉化金屬與陽極所形成的離子電池結構中，在電荷由熱電金屬流向陽極時，一部分熱量也將流到陽極。陽極需要散熱，剩余熱能利用系統就以陽極的熱能為熱源。利用的方式即可以用離子電池方案，也可以用蒸汽轉換成機械能。

四、具體實施方式