專利名稱:受控核聚變方法及其反應(yīng)堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于受控核聚變領(lǐng)域，涉及一種受控核聚變方法，具體是涉及一種特殊電位分布電場約束受控核聚變方法，命名為反常電場約束受控核聚變方法，還涉及應(yīng)用該方法的反常電場約束受控核聚變反應(yīng)堆。
背景技術(shù)：
人類對受控核聚變的研究進(jìn)行了 60年，至今尚未取得具有實用價值的受控核聚變反應(yīng)堆。制造受控核聚變反應(yīng)堆的最大困難是在地球上沒有任何一種材料可以用來裝載高溫核燃料，而地球的萬有引力又非常低不足以保持聚變所要求的核燃料粒子數(shù)密度。目前研究的受控聚變方法主要有對核燃料粒子運(yùn)動行為的磁約束和慣性約束兩種。磁約束聚變過程中，由于聚變反應(yīng)環(huán)境中有電子存在，會產(chǎn)生軔致輻射，使核燃料粒子能量大量逃逸。因此，很難長時間約束核燃料粒子以達(dá)到聚變所要求的點火條件。慣性約束亦因為不能有足夠長時間維持高溫下核燃料粒子的數(shù)密度而達(dá)不到聚變點火條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種全新的受控核聚變方法，是一種利用特殊電位分布電場的庫倫力來約束核燃料粒子的運(yùn)動行為產(chǎn)生聚變反應(yīng)的方法，命名為反常電場約束受控核聚變方法。
本發(fā)明所述的一種受控核聚變方法，其特征是:在一個有限空間內(nèi)設(shè)置電位絕對值較低的等勢面被電位絕對值較高的等勢面包裹的電場，由于這種電場電位在空間的分布和一般單個導(dǎo)體在空間電位分布相反，我們稱這種電場為電位反常規(guī)分布電場，簡稱“反常電場”(Ant1-conventional Electric Field, AEF)。然后將參與聚變反應(yīng)的陽離子放入所述的電場。AEF庫倫力約束核燃料粒子運(yùn)動范圍，使核燃料粒子在足夠長的時間內(nèi)保持一定數(shù)密度而引發(fā)受控核聚變。
相比于現(xiàn)有的磁約束和慣性約束兩種受控核聚變方法，本發(fā)明所述的反常電場約束受控核聚變方法具有以下明顯的優(yōu)勢:
(1)反常電場約束受控核聚變反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)相對非常簡單，而以托卡馬克為代表的磁約束受控核聚變堆以及慣性約束受控核聚變堆的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜；
(2)反常電場約束受控核聚變反應(yīng)過程中能量逃逸非常低，因而，很容易滿足聚變點火條件，也就是滿足勞遜判據(jù)。
這是因為:
首先，反常電場約束受控核聚變反應(yīng)環(huán)境中沒有電子，即使因污染等原因，在反應(yīng)區(qū)出現(xiàn)等離子，因AEF周邊區(qū)域電壓高過中央?yún)^(qū)域電壓，電子很快會被吸引出反應(yīng)區(qū)。由于反應(yīng)環(huán)境中沒有電子存在，幾乎不產(chǎn)生軔致輻射，熱擴(kuò)散很少；
其次，同種粒子因庫侖碰撞引起質(zhì)心偏移所產(chǎn)生的能量損失非常低；
最后，參與核聚變反應(yīng)陽離子在AEF中做加速運(yùn)動時因電磁輻射輸出的能量非常低。對氘氚粒子為核聚變反應(yīng)物的反常電場約束受控核聚變反應(yīng)，根據(jù)已有參數(shù)可計算出，陽離子在AEF中做加速運(yùn)動時因電磁輻射輸出的能量低于10_2°焦耳，對于7keV的粒子動能可以忽略不計。
(3)電約束核聚變反應(yīng)堆運(yùn)行時,對于氣氣聚變反應(yīng)，由于聚變反應(yīng)產(chǎn)生的a-離子的動能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過核燃料粒子的動能，因此，這些a-離子會自動脫離聚變反應(yīng)現(xiàn)場，不需要人工清理。而且，a-離子的能量可以直接以電能方式回收，避免了低效的渦輪發(fā)電過程，使反應(yīng)堆能效進(jìn)一步提高。在一個特定實施例中，用于產(chǎn)生反常電場的金屬線電壓超過3.5MV，a-離子不會與金屬線碰撞，避免了因為碰撞引起的濺射對聚變反應(yīng)區(qū)的污染。
本發(fā)明所述的反常電場約束受控核聚變方法和現(xiàn)有的磁約束受控核聚變方法的主要不同之處見表I。
表1:磁約束受控核聚變方法和反常電場約束受控核聚變方法的對比
權(quán)利要求
1.一種受控核聚變方法，其特征是:在一個有限空間內(nèi)設(shè)置電位絕對值較低的等勢面被電位絕對值較高的等勢面包裹的電場，然后將參與聚變反應(yīng)的陽離子放入所述的電場。
2.一種受控核聚變反應(yīng)堆，其特征是，包括:導(dǎo)體，分布在一個有限空間周圍；所述的導(dǎo)體帶電后，在所述的有限空間內(nèi)產(chǎn)生電位絕對值較低的等勢面被電位絕對值較高的等勢面包裹的電場；所述電場接納進(jìn)入的陽離子，產(chǎn)生核聚變反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的受控核聚變反應(yīng)堆，其特征是，還包括:用于產(chǎn)生陽離子的離子發(fā)生器。
4.一種能量輸出裝置，其特征是:包括如權(quán)利要求
2所述的受控核聚變反應(yīng)堆。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的能量輸出裝置，其特征是:所述的能量輸出裝置是選自:電能輸出裝置、動力輸出裝置、熱能輸出裝置、爆炸裝置。
6.一種物質(zhì)輸出裝置，其特征是:包括如權(quán)利要求
2所述的受控核聚變反應(yīng)堆。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的物質(zhì)輸出裝置，其特征是:所述的物質(zhì)輸出裝置是選自:中子發(fā)生裝置、陽離子發(fā)生裝置。
8.一種原子合成裝置，其特征是:包括如權(quán)利要求
2所述的受控核聚變反應(yīng)堆。
9.一種材料合成裝置，其特征是:包括如權(quán)利要求
2所述的受控核聚變反應(yīng)堆。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種利用特殊電位分布電場的庫倫力來約束核燃料粒子的運(yùn)動行為產(chǎn)生聚變反應(yīng)的方法，命名為反常電場約束受控核聚變方法。本發(fā)明所述的一種受控核聚變方法，在一個有限空間內(nèi)設(shè)置電位絕對值較低的等勢面被電位絕對值較高的等勢面包裹的電場，然后將參與聚變反應(yīng)的陽離子放入所述的電場。本發(fā)明所述的受控核聚變方法能使核燃料粒子在足夠長的時間內(nèi)保持一定數(shù)密度而引發(fā)核聚變反應(yīng)。反常電場約束受控核聚變反應(yīng)堆很容易滿足核聚變所需要的點火條件，對氘氚聚變反應(yīng)的物理能量增益因子(Q)大于1000，是一種具有實用價值的受控核聚變方法。
文檔編號G21B1/11GKCN103165196SQ201110414490
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月13日
發(fā)明者王亞平, 張亞美 申請人:王亞平, 張亞美導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan