專利名稱:用離心力來(lái)約束等離子體以實(shí)現(xiàn)受控核聚變的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體約束與核聚變，特別是涉及用離心力來(lái)約束等離子體以實(shí)現(xiàn) 受控核聚變。
背景技術(shù)：
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(dá)到聚變的點(diǎn)火溫 度，氫彈只要幾百萬(wàn)度，而慣性約束和磁場(chǎng)約束要上億度。由于慣性約束和磁場(chǎng)約束對(duì)等 離子體的約束時(shí)間太短，反應(yīng)速度必須極快，否則無(wú)法瞬間完成聚變反應(yīng)，這實(shí)際上很難實(shí) 現(xiàn)。如果能使等離子體約束時(shí)間大幅度延長(zhǎng)，等離子密度大幅度提高，反應(yīng)溫度甚至可以比 氫彈點(diǎn)火的溫度還要低，以實(shí)現(xiàn)緩慢的核聚變，例如，普通氫的點(diǎn)火溫度需要10億攝氏度 以上，但在太陽(yáng)中只需要1千多萬(wàn)攝氏度就能夠發(fā)生聚變反應(yīng)。此外，核聚變時(shí)產(chǎn)生的中子 輻射也會(huì)破壞反應(yīng)所用的容器的材料的性能。
概念引導(dǎo)達(dá)到點(diǎn)火溫度可以迅速地發(fā)生核聚變反應(yīng)，就如化學(xué)中的燃燒；低于 點(diǎn)火溫度也能發(fā)生反應(yīng)，只是反應(yīng)比較慢，就如化學(xué)中緩慢氧化一樣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用離心力來(lái)約束等離子體以實(shí)現(xiàn)受控核聚變，它不僅可以對(duì) 等離子體進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間和較高密度地約束，而且反應(yīng)溫度低，以實(shí)現(xiàn)緩慢的核聚變反應(yīng)，產(chǎn)生 的中子輻射也不會(huì)破壞反應(yīng)容器的材料的性能，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
按此目的設(shè)計(jì)的用離心力來(lái)約束等離子體以實(shí)現(xiàn)受控核聚變，包括反應(yīng)容器、經(jīng) 緯旋轉(zhuǎn)架和轉(zhuǎn)軸；其特征是反應(yīng)容器是一個(gè)中空的球體，整個(gè)反應(yīng)容器設(shè)置在經(jīng)緯旋轉(zhuǎn)架 上。
所述的反應(yīng)容器內(nèi)分層分布著液態(tài)金屬層或固態(tài)金屬層(汞、鉛、鐿等)、汽化層、 氣態(tài)金屬層和球狀的氘氚等離子體；所述的經(jīng)緯旋轉(zhuǎn)架包括轉(zhuǎn)軸等，可以帶動(dòng)反應(yīng)容器像 地球儀的經(jīng)緯線那樣的方向旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明采用離心附壁原理，使液態(tài)金屬層、汽化層和氣態(tài)金屬層分層分布在反應(yīng) 容器的所有內(nèi)壁上，形成一層由液態(tài)金屬層或固態(tài)金屬層構(gòu)成的反射熱輻射的反射層，由 汽化層和氣態(tài)金屬層構(gòu)成的隔熱層。本發(fā)明是通過(guò)離心力來(lái)約束等離子體的，具有對(duì)等離 子體約束時(shí)間不受限制、等離子密度較高、因此所需的反應(yīng)溫度較低，以及隔熱效果好和造 價(jià)比較低。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
參見(jiàn)圖1-圖2所示的用離心力來(lái)約束等離子體以實(shí)現(xiàn)受控核聚變，包括反應(yīng)容器 1、經(jīng)緯旋轉(zhuǎn)架2和轉(zhuǎn)軸3組成；反應(yīng)容器1是一個(gè)中空的球體，由適當(dāng)?shù)牟牧献龀扇萜鞯耐?殼4，內(nèi)部分層分布著液態(tài)金屬層5或固態(tài)金屬層5、汽化層6、氣態(tài)金屬層7和球狀的氘氚 等離子體8，整個(gè)反應(yīng)容器1設(shè)置在經(jīng)緯旋轉(zhuǎn)架2和轉(zhuǎn)軸3上。
所述的經(jīng)緯旋轉(zhuǎn)架2包括轉(zhuǎn)軸3、液態(tài)金屬入口 9和液態(tài)/氣態(tài)金屬出口 10，經(jīng)緯 旋轉(zhuǎn)架2和轉(zhuǎn)軸3可以帶動(dòng)反應(yīng)容器1像地球儀的經(jīng)緯線那樣的方向旋轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生的離 心力使反應(yīng)容器1內(nèi)壁的液態(tài)金屬和氣態(tài)金屬分層貼附在反應(yīng)容器1的所有內(nèi)壁上。當(dāng)然， 也可以采用電磁技術(shù)直接驅(qū)動(dòng)反應(yīng)容器1的內(nèi)壁的液態(tài)金屬層5和氣態(tài)金屬層7旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明有兩種反應(yīng)方案。連續(xù)方案當(dāng)反應(yīng)容器1中心的球狀的氘氚等離子體8 在相應(yīng)的加熱方式的加熱下溫度升高到幾百萬(wàn)度時(shí)，就會(huì)開(kāi)始發(fā)生緩慢的核聚變，并釋放 出光和熱及中子，中子被液態(tài)金屬層5屏蔽和反射回去，以保護(hù)外殼4材料的性能。大部分 的光輻射被液態(tài)金屬層5光亮的表面反射回去，以降低液態(tài)金屬層5表面吸收光輻射的熱， 同時(shí)也對(duì)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(tài)金屬層5的表面吸收， 使液態(tài)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(duì) 熱傳導(dǎo)的方向膨脹的，再加上汽化層6的金屬蒸汽溫度只比液態(tài)金屬的沸點(diǎn)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(tài)水還高，致使熱傳導(dǎo)的速度慢，很 難趕上蒸汽的膨脹速度，這樣，通過(guò)傳導(dǎo)的熱很少達(dá)到液態(tài)金屬層5的表面，對(duì)液態(tài)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(dǎo)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(duì)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(duì)較低和密度相對(duì)較高的氣體分布在外面，因此，氣 態(tài)金屬層7和汽化層6幾乎不能發(fā)生熱量的對(duì)流傳遞。
為了利用核聚變釋放出來(lái)的熱量和保持液態(tài)金屬層5的恒定的厚度和溫度，可以 利用電磁泵把冷卻后的液態(tài)金屬通過(guò)設(shè)置在轉(zhuǎn)軸3中心的液態(tài)金屬入口 9注入反應(yīng)容器1 內(nèi)，液態(tài)金屬汽化時(shí)會(huì)使液態(tài)金屬層5的溫度不會(huì)超過(guò)液態(tài)金屬的沸點(diǎn)。由于溫度較低的 汽化層6的密度比溫度很高的氣態(tài)金屬層7的密度大得多，就能夠像密度不同的油水那樣 保持分離狀態(tài)。如流體力學(xué)所述的層流那樣，汽化層6的金屬蒸汽在一邊同時(shí)向中心方向 —11膨脹的同時(shí)還會(huì)一邊以層流方式以水平方向一12向液態(tài)/氣態(tài)金屬出口 10方向流 動(dòng)，從液態(tài)/氣態(tài)金屬出口 10流出來(lái)的溫度較高的液態(tài)金屬和溫度很高的氣態(tài)金屬可用于 發(fā)電和供熱。
間斷方案和上述方案差不多，只是液態(tài)金屬層5可以是液態(tài)金屬或固態(tài)金屬，金 屬元素可以適當(dāng)選擇相變熱大，原子量小的元素，氘氚等離子體8的連續(xù)約束換成間斷約 束，沒(méi)有形成像樣的氣態(tài)金屬層7，點(diǎn)火溫度需要幾千萬(wàn)度，反應(yīng)容器1不需要太快的轉(zhuǎn)速， 由于沒(méi)有什么像樣的氣態(tài)金屬層7，同樣容積的反應(yīng)容器1內(nèi)的氘氚等離子體8的體積比 較大。工作時(shí)，每反應(yīng)一次都要先向做經(jīng)緯旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)容器1內(nèi)注入適量的液態(tài)金屬，如果 是用固態(tài)金屬層5的，要等液態(tài)金屬冷卻成固態(tài)金屬，然后向反應(yīng)容器1中注入氘氚等離子 體8，并馬上加熱到幾千萬(wàn)度，中心的氘氚等離子體8發(fā)出的光輻射大部分被光亮的液態(tài)金 屬層5或固態(tài)金屬層5反射回去，一部分被液態(tài)金屬層5或固態(tài)金屬層5吸收，使液態(tài)金屬層5或固態(tài)金屬層5表面發(fā)生汽化，形成一層高效隔熱的汽化層6，反應(yīng)幾分鐘后排掉反應(yīng) 容器1內(nèi)高溫的氣體用于發(fā)電或供熱。
為了提高反應(yīng)容器1的耐壓性能和降低轉(zhuǎn)軸承3承受反應(yīng)容器1本身的重量，可 以把反應(yīng)容器1設(shè)置在一定壓力和密度的氣體或液體中，利用氣體或液體的壓力和浮力來(lái) 給反應(yīng)容器1的外表加壓和降低轉(zhuǎn)軸3所承受的重量。
輸送溫度很高的管道等設(shè)備的內(nèi)壁可以采用出汗和浸潤(rùn)液態(tài)金屬的方式包裹一 層液態(tài)金屬，這樣，管道內(nèi)壁的材料不會(huì)受到高溫氣體的灼傷。
權(quán)利要求
用離心力來(lái)約束等離子體以實(shí)現(xiàn)受控核聚變，包括反應(yīng)容器、經(jīng)緯旋轉(zhuǎn)架和轉(zhuǎn)軸；其特征是應(yīng)容器是一個(gè)中空的球體，整個(gè)反應(yīng)容器設(shè)置在經(jīng)緯旋轉(zhuǎn)架和轉(zhuǎn)軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用離心力來(lái)約束等離子體以實(shí)現(xiàn)受控核聚變，其特征是所述 的經(jīng)緯旋轉(zhuǎn)架和轉(zhuǎn)軸是帶動(dòng)反應(yīng)容器像地球儀的經(jīng)緯線那樣的方向旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用離心力來(lái)約束等離子體以實(shí)現(xiàn)受控核聚變，其特征是所述 的反應(yīng)容器內(nèi)分層分布著液態(tài)金屬層、汽化層、氣態(tài)金屬層和球狀的氘氚等離子體。
專利摘要
本發(fā)明涉及用離心力來(lái)約束等離子體以實(shí)現(xiàn)受控核聚變，包括反應(yīng)容器、經(jīng)緯旋轉(zhuǎn)架和轉(zhuǎn)軸等，其特征是反應(yīng)容器設(shè)置在經(jīng)緯旋轉(zhuǎn)架上，反應(yīng)容器內(nèi)分層分布著液態(tài)金屬層或固態(tài)金屬層、汽化層、氣態(tài)金屬層和球狀的氘氚等離子體，經(jīng)緯旋轉(zhuǎn)架和轉(zhuǎn)軸能夠帶動(dòng)反應(yīng)容器像地球儀的經(jīng)緯線那樣的方向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力使反應(yīng)容器內(nèi)的液態(tài)金屬、氣態(tài)金屬分層貼附在所有內(nèi)壁上，以此通過(guò)離心力來(lái)約束等離子體。本發(fā)明具有等離子體約束時(shí)間不受限制、等離子密度高、反應(yīng)溫度低、隔熱效果好和造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G21B1/00GKCN101866699SQ201010192793
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年5月25日
發(fā)明者黃必錄 申請(qǐng)人:黃必錄導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan