受控核聚变方法及其反应堆的制作方法
专利名称:受控核聚变方法及其反应堆的制作方法
技术领域：
本发明属于受控核聚变领域，涉及一种受控核聚变方法，具体是涉及一种特殊电位分布电场约束受控核聚变方法，命名为反常电场约束受控核聚变方法，还涉及应用该方法的反常电场约束受控核聚变反应堆。
背景技术：
人类对受控核聚变的研究进行了 60年，至今尚未取得具有实用价值的受控核聚变反应堆。制造受控核聚变反应堆的最大困难是在地球上没有任何一种材料可以用来装载高温核燃料，而地球的万有引力又非常低不足以保持聚变所要求的核燃料粒子数密度。目前研究的受控聚变方法主要有对核燃料粒子运动行为的磁约束和惯性约束两种。磁约束聚变过程中，由于聚变反应环境中有电子存在，会产生轫致辐射，使核燃料粒子能量大量逃逸。因此，很难长时间约束核燃料粒子以达到聚变所要求的点火条件。惯性约束亦因为不能有足够长时间维持高温下核燃料粒子的数密度而达不到聚变点火条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全新的受控核聚变方法，是一种利用特殊电位分布电场的库伦力来约束核燃料粒子的运动行为产生聚变反应的方法，命名为反常电场约束受控核聚变方法。
本发明所述的一种受控核聚变方法，其特征是:在一个有限空间内设置电位绝对值较低的等势面被电位绝对值较高的等势面包裹的电场，由于这种电场电位在空间的分布和一般单个导体在空间电位分布相反，我们称这种电场为电位反常规分布电场，简称“反常电场”(Ant1-conventional Electric Field, AEF)。然后将参与聚变反应的阳离子放入所述的电场。AEF库伦力约束核燃料粒子运动范围，使核燃料粒子在足够长的时间内保持一定数密度而引发受控核聚变。
相比于现有的磁约束和惯性约束两种受控核聚变方法，本发明所述的反常电场约束受控核聚变方法具有以下明显的优势:
(1)反常电场约束受控核聚变反应堆结构相对非常简单，而以托卡马克为代表的磁约束受控核聚变堆以及惯性约束受控核聚变堆的结构非常复杂；
(2)反常电场约束受控核聚变反应过程中能量逃逸非常低，因而，很容易满足聚变点火条件，也就是满足劳逊判据。
这是因为:
首先，反常电场约束受控核聚变反应环境中没有电子，即使因污染等原因，在反应区出现等离子，因AEF周边区域电压高过中央区域电压，电子很快会被吸引出反应区。由于反应环境中没有电子存在，几乎不产生轫致辐射，热扩散很少；
其次，同种粒子因库仑碰撞引起质心偏移所产生的能量损失非常低；
最后，参与核聚变反应阳离子在AEF中做加速运动时因电磁辐射输出的能量非常低。对氘氚粒子为核聚变反应物的反常电场约束受控核聚变反应，根据已有参数可计算出，阳离子在AEF中做加速运动时因电磁辐射输出的能量低于10_2°焦耳，对于7keV的粒子动能可以忽略不计。
(3)电约束核聚变反应堆运行时,对于氣氣聚变反应，由于聚变反应产生的a-离子的动能远远超过核燃料粒子的动能，因此，这些a-离子会自动脱离聚变反应现场，不需要人工清理。而且，a-离子的能量可以直接以电能方式回收，避免了低效的涡轮发电过程，使反应堆能效进一步提高。在一个特定实施例中，用于产生反常电场的金属线电压超过3.5MV，a-离子不会与金属线碰撞，避免了因为碰撞引起的溅射对聚变反应区的污染。
本发明所述的反常电场约束受控核聚变方法和现有的磁约束受控核聚变方法的主要不同之处见表I。
表1:磁约束受控核聚变方法和反常电场约束受控核聚变方法的对比
权利要求
1.一种受控核聚变方法，其特征是:在一个有限空间内设置电位绝对值较低的等势面被电位绝对值较高的等势面包裹的电场，然后将参与聚变反应的阳离子放入所述的电场。
2.一种受控核聚变反应堆，其特征是，包括:导体，分布在一个有限空间周围；所述的导体带电后，在所述的有限空间内产生电位绝对值较低的等势面被电位绝对值较高的等势面包裹的电场；所述电场接纳进入的阳离子，产生核聚变反应。
3.根据权利要求
2所述的受控核聚变反应堆，其特征是，还包括:用于产生阳离子的离子发生器。
4.一种能量输出装置，其特征是:包括如权利要求
2所述的受控核聚变反应堆。
5.根据权利要求
4所述的能量输出装置，其特征是:所述的能量输出装置是选自:电能输出装置、动力输出装置、热能输出装置、爆炸装置。
6.一种物质输出装置，其特征是:包括如权利要求
2所述的受控核聚变反应堆。
7.根据权利要求
6所述的物质输出装置，其特征是:所述的物质输出装置是选自:中子发生装置、阳离子发生装置。
8.一种原子合成装置，其特征是:包括如权利要求
2所述的受控核聚变反应堆。
9.一种材料合成装置，其特征是:包括如权利要求
2所述的受控核聚变反应堆。
专利摘要
本发明提供了一种利用特殊电位分布电场的库伦力来约束核燃料粒子的运动行为产生聚变反应的方法，命名为反常电场约束受控核聚变方法。本发明所述的一种受控核聚变方法，在一个有限空间内设置电位绝对值较低的等势面被电位绝对值较高的等势面包裹的电场，然后将参与聚变反应的阳离子放入所述的电场。本发明所述的受控核聚变方法能使核燃料粒子在足够长的时间内保持一定数密度而引发核聚变反应。反常电场约束受控核聚变反应堆很容易满足核聚变所需要的点火条件，对氘氚聚变反应的物理能量增益因子(Q)大于1000，是一种具有实用价值的受控核聚变方法。
文档编号G21B1/11GKCN103165196SQ201110414490
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月13日
发明者王亚平, 张亚美 申请人:王亚平, 张亚美导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
技术领域：
本发明属于受控核聚变领域，涉及一种受控核聚变方法，具体是涉及一种特殊电位分布电场约束受控核聚变方法，命名为反常电场约束受控核聚变方法，还涉及应用该方法的反常电场约束受控核聚变反应堆。
背景技术：
人类对受控核聚变的研究进行了 60年，至今尚未取得具有实用价值的受控核聚变反应堆。制造受控核聚变反应堆的最大困难是在地球上没有任何一种材料可以用来装载高温核燃料，而地球的万有引力又非常低不足以保持聚变所要求的核燃料粒子数密度。目前研究的受控聚变方法主要有对核燃料粒子运动行为的磁约束和惯性约束两种。磁约束聚变过程中，由于聚变反应环境中有电子存在，会产生轫致辐射，使核燃料粒子能量大量逃逸。因此，很难长时间约束核燃料粒子以达到聚变所要求的点火条件。惯性约束亦因为不能有足够长时间维持高温下核燃料粒子的数密度而达不到聚变点火条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全新的受控核聚变方法，是一种利用特殊电位分布电场的库伦力来约束核燃料粒子的运动行为产生聚变反应的方法，命名为反常电场约束受控核聚变方法。
本发明所述的一种受控核聚变方法，其特征是:在一个有限空间内设置电位绝对值较低的等势面被电位绝对值较高的等势面包裹的电场，由于这种电场电位在空间的分布和一般单个导体在空间电位分布相反，我们称这种电场为电位反常规分布电场，简称“反常电场”(Ant1-conventional Electric Field, AEF)。然后将参与聚变反应的阳离子放入所述的电场。AEF库伦力约束核燃料粒子运动范围，使核燃料粒子在足够长的时间内保持一定数密度而引发受控核聚变。
相比于现有的磁约束和惯性约束两种受控核聚变方法，本发明所述的反常电场约束受控核聚变方法具有以下明显的优势:
(1)反常电场约束受控核聚变反应堆结构相对非常简单，而以托卡马克为代表的磁约束受控核聚变堆以及惯性约束受控核聚变堆的结构非常复杂；
(2)反常电场约束受控核聚变反应过程中能量逃逸非常低，因而，很容易满足聚变点火条件，也就是满足劳逊判据。
这是因为:
首先，反常电场约束受控核聚变反应环境中没有电子，即使因污染等原因，在反应区出现等离子，因AEF周边区域电压高过中央区域电压，电子很快会被吸引出反应区。由于反应环境中没有电子存在，几乎不产生轫致辐射，热扩散很少；
其次，同种粒子因库仑碰撞引起质心偏移所产生的能量损失非常低；
最后，参与核聚变反应阳离子在AEF中做加速运动时因电磁辐射输出的能量非常低。对氘氚粒子为核聚变反应物的反常电场约束受控核聚变反应，根据已有参数可计算出，阳离子在AEF中做加速运动时因电磁辐射输出的能量低于10_2°焦耳，对于7keV的粒子动能可以忽略不计。
(3)电约束核聚变反应堆运行时,对于氣氣聚变反应，由于聚变反应产生的a-离子的动能远远超过核燃料粒子的动能，因此，这些a-离子会自动脱离聚变反应现场，不需要人工清理。而且，a-离子的能量可以直接以电能方式回收，避免了低效的涡轮发电过程，使反应堆能效进一步提高。在一个特定实施例中，用于产生反常电场的金属线电压超过3.5MV，a-离子不会与金属线碰撞，避免了因为碰撞引起的溅射对聚变反应区的污染。
本发明所述的反常电场约束受控核聚变方法和现有的磁约束受控核聚变方法的主要不同之处见表I。
表1:磁约束受控核聚变方法和反常电场约束受控核聚变方法的对比
权利要求
1.一种受控核聚变方法，其特征是:在一个有限空间内设置电位绝对值较低的等势面被电位绝对值较高的等势面包裹的电场，然后将参与聚变反应的阳离子放入所述的电场。
2.一种受控核聚变反应堆，其特征是，包括:导体，分布在一个有限空间周围；所述的导体带电后，在所述的有限空间内产生电位绝对值较低的等势面被电位绝对值较高的等势面包裹的电场；所述电场接纳进入的阳离子，产生核聚变反应。
3.根据权利要求
2所述的受控核聚变反应堆，其特征是，还包括:用于产生阳离子的离子发生器。
4.一种能量输出装置，其特征是:包括如权利要求
2所述的受控核聚变反应堆。
5.根据权利要求
4所述的能量输出装置，其特征是:所述的能量输出装置是选自:电能输出装置、动力输出装置、热能输出装置、爆炸装置。
6.一种物质输出装置，其特征是:包括如权利要求
2所述的受控核聚变反应堆。
7.根据权利要求
6所述的物质输出装置，其特征是:所述的物质输出装置是选自:中子发生装置、阳离子发生装置。
8.一种原子合成装置，其特征是:包括如权利要求
2所述的受控核聚变反应堆。
9.一种材料合成装置，其特征是:包括如权利要求
2所述的受控核聚变反应堆。
专利摘要
本发明提供了一种利用特殊电位分布电场的库伦力来约束核燃料粒子的运动行为产生聚变反应的方法，命名为反常电场约束受控核聚变方法。本发明所述的一种受控核聚变方法，在一个有限空间内设置电位绝对值较低的等势面被电位绝对值较高的等势面包裹的电场，然后将参与聚变反应的阳离子放入所述的电场。本发明所述的受控核聚变方法能使核燃料粒子在足够长的时间内保持一定数密度而引发核聚变反应。反常电场约束受控核聚变反应堆很容易满足核聚变所需要的点火条件，对氘氚聚变反应的物理能量增益因子(Q)大于1000，是一种具有实用价值的受控核聚变方法。
文档编号G21B1/11GKCN103165196SQ201110414490
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月13日
发明者王亚平, 张亚美 申请人:王亚平, 张亚美导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
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