热核聚变弱控制技术及航天核动力发动的制造方法
【专利摘要】本发明是一种涉及到可控核聚变的方法，以及由此方法产生的设备。它主要涉及能源，发动机和合成原子产生器三大领域。它涉及到航天的能源和发动机技术，同时也是制造人们所需原子的合适生产工具。它是属于磁约束的方法来控制带电粒子的运动的。
【专利说明】热核聚变弱控制技术及航天核动力发动机
(-)所属【技术领域】
[0001]一种涉及到可控核聚变的方法，以及由此方法产生的设备。它主要涉及能源，发动机和合成原子产生器三大领域。它涉及到航天的能源和发动机技术，它是航天技术的最为核心的技术。同时也是制造人们所需原子的合适生产工具。
(二)【背景技术】:
[0002]相比核裂变，核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题，而且其原料可直接取自海水中的氘，来源几乎取之不尽，是理想的能源方式。
[0003]人工控制的持续聚变反应可分为磁约束核聚变和惯性约束核聚变两大类。
[0004]目前主要的几种可控核聚变方式:
[0005]磁约束核聚变(托卡马克)
[0006]20世纪下半叶，聚变能的研究取得了重大的进展，托卡马克类型的磁约束研究领先于其它途径。托卡马克是前苏联科学家发明的一种环形磁约束装置。
[0007]超导托卡马克是公认的探索、解决未来具有超导堆芯的聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径。目前，全世界仅有俄、日、法、中四国拥有超导托卡马克。法国的超导托卡马克Tore-supra体积是HT-7的17.5倍，它是世界上第一个真正实现高参数准稳态运行的装置，在放电时间长达120秒条件下，等离子体温度为两千万度，中心密度每立方米
1.5X 1019，放电时间是热能约束时间的数百倍。
[0008]聚变的第一步是要使燃料处于等离子体态，即进入物质第四态。等离子体是一种充分电离的、整体呈电中性的气体。在等离子体中，由于高温，电子已获得足够的能量摆脱原子核的束缚，原子核完全裸露，为核子的碰撞准备了条件。当等离子体的温度达到几千万摄氏度甚至几亿度时，原子核就可以克服斥力聚合在一起，如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间，这种聚变反应就可以稳定地持续进行。
[0009]除此之外还有激光约束(惯性约束)核聚变，超声波核聚变，冷核聚变，粒子束核聚变和电流脉冲核聚变，但是到现在还没有一个可以完全实现的。
[0010]现在合成新原子的方法主要是通过对撞机来实现，因而不具有大规模工业生产的可能。
(三)
【发明内容】
:
[0011]技术原理:
[0012]因为带电粒子在磁场运动时受到洛沦滋力的作力。通过利用这一特性可以控制带电粒子。
[0013]本技术方案通过利用带电粒子在不均匀磁场中运动时，粒子会逐渐从较强的磁场区向较弱的磁场区移动的特性将粒子约束在一个四周磁场较强而中心部分较弱的区域内。我称这为中心弱磁场，创造这个中心弱磁场是为了使带电粒子集中在中心区域内而不扩散，从而实现控制带电粒子的目的。[0014]由于中心弱磁场有集中带电粒子的特性，所以在实现控制粒子的同时也使得粒子的密度增加。这有利增加粒子的碰撞概率。从而解决了热核聚变技术中的控制和增加密度的两大技术难题。
[0015]因此本技术的重点就是创造一个中心弱磁场来控制带电粒子。
[0016]多面体磁笼设计要点:
[0017]一个通过多个螺线管组成的一个多面体磁笼(如图2，图3和图4所示)。一个螺线管的管口(管口形状只要能组成一个多面体就可以了)就是多面体上的一个面。当螺线管通电后就会在多面体内形成一个四周较强而中心部分较弱的磁场(磁笼中心弱磁场如图1所示)，而螺线管内的磁场基本上是均匀的。
[0018]带电粒子在磁笼中运动(如图1所示)，粒子通过螺线管进入多面体内，又从多面体内进入螺线管。大部分被约束在多面体内，粒子的碰撞也主要发生在多面体中心弱磁场内。
[0019]多面体磁笼又分为封闭式(如图3)和开口式(如图4)两种:封闭式:所有的螺线管的管口最终都连接到多面体上，形成一个封闭的区域，粒子被约束在此区域内。
[0020]开口式:有一部分的螺线管的管口的一端没有连接到多面体上，带电粒子可通过些开口向外喷射。
[0021]开口式的粒子从喷口中射出会产生一个反冲力，从而物体提供动力，也就是就发动机的原理。
[0022]这种发动机能提供的动力十分加强大，是航天发动机的理想动力，同时它又是能源。利用它作力动力完全有可能实现人类的梦想，进行超光速飞行。
[0023]多面体和螺线管设计:
[0024]螺线管的形状应根据多面体的形状来确定，样式不受到限制，如三角形(图5)，矩形(图6)，六边形等。
[0025]多面体的设计分顶对多面体和非顶对多面体两种。
[0026]多个面的交点是顶点，如果顶点是由偶数面相交而成的称为偶面顶点(如图7，图8和图9所示)，如果多面体的所有顶点都是偶面顶点，则称此多面体为顶对多面体(如图10)。否则为非顶对多面体。其中顶对多面体包括严格顶对多面体和泛顶对多面体.。严格顶对多面体指，顶点与顶点间是直线连接而成的平面，即管口平面与管口平面的交线是直线。否则为泛顶对多面体。
[0027]顶对多面体的妙处在于它能使得相邻的两个面是不同的N极和S极。使得螺线管管口的结合得十分密切。泛顶对多面体可使得多面体更符合现实且比较方便实用。
[0028]元素原子产生器:
[0029]通过控制粒子，使得其在产生器内大量碰撞，可使得小原子合成大原子，同时也可以撞碎较大粒子。这样可以大量生成所需的原子。
[0030]EAST的改进(如图12所示):
[0031]在EAST的螺线管与螺线管的断开处，加设月形(接近半环形)螺线管，使得在此处的断开处形成环向中心较弱的磁场区域。因为在断开处的EAST与月形螺线管的磁场将相互交在一起，使得在EAST的磁场与月形螺线管磁场的交接处的磁场变强，从而形成了比EAST磁场更强的区域。[0032]直导线磁笼(如图13):
[0033]由于通过变化电流的直导线能产生围绕导体的磁场，且接近导线的地方磁场强。因此也可以用直导线围成中心弱磁场。
[0034]EAST环形截面的改进，使EAST的形状不是环形，新EAST的内周长与外周长近似相同，这样就不会形成管壁内侧的磁强度比管壁外侧的强了。并使多外这样的新EAST连成近似双螺旋结构，可以更有效的平衡内部磁场强度。
(四)【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1:磁笼中心弱磁场示意图(也是图10和图11中的剖面图1?I)，也是粒子在此磁场中的运动轨迹示意图。
[0036]图2:多面体磁笼示意图(其中的d是指距离，d = O表示螺线管口与多面体的面的完全相同的，这里只是为了突出多面体的结构，故将螺线管缩小来表示。)
[0037]图3:多面体磁笼局部放大示意图
[0038]图4:开口式多面体磁笼示意图
[0039]图5:三角形螺线管结构示意图
[0040]图6:矩形螺线管结构示意图
[0041]图7:偶面顶点A示意图(2顶对面的顶点)
[0042]图8:偶面顶点A示意图(3顶对面的顶点)
[0043]图9:偶面顶点A示意图(4顶对面的顶点)
[0044]图10: —种顶对12面体(剖面I?I是图1)
[0045]图11:图10中的12面体沿AB⑶线切开的展开图(剖面I?I是图1)
[0046]图12:加设月形螺线管后的新EAST的横截面图
[0047]图13:直导线磁笼的示意图
[0048]图14:非环形截面的EAST示意图1
[0049]图15:非环形截面的EAST示意图2。
【权利要求】
1.热核聚变弱控制技术是通过利用带电粒子在不均匀磁场中运动时，粒子会逐渐从较强的磁场区向较弱的磁场区移动的特性将粒子约束在一个四周磁场较强而中心部分较弱的区域内，从而实现控制带电粒子的目的。
2.一种核动力发动机是根据I所述，一个通过多个螺线管组成的一个多面体磁笼。一个螺线管的管口(管口形状只要能组成一个多面体就可以了)就是多面体上的一个面。当螺线管通电后就会在多面体内形成一个四周较强而中心部分较弱的磁场，而螺线管内的磁场基本上是均匀的。
3.一种核动力发动机是根据2所述，可分为封闭式和开口式两种设计: 封闭式:所有的螺线管的管口最终都连接到多面体上，形成一个封闭的区域，粒子被约束在此区域内。 开口式:有一部分的螺线管的管口的一端没有连接到多面体上，带电粒子可通过些开口向外喷射。
4.一种核动力发动机是根据2所述，分为顶对多面体和非顶对多面体两种。 多个面的交点是顶点，如果顶点是由偶数面相交而成的称为偶面顶点，如果多面体的所有顶点都是偶面顶点，则称此多面体为顶对多面体，否则为非顶对多面体。其中顶对多面体包括严格顶对多面体和泛顶对多面体.，严格顶对多面体指，顶点与顶点间是直线连接而成的平面，即管口平面与管口平面的交线是直线，否则为泛顶对多面体。
5.一种核动力发动机是根据I所述，在EAST的螺线管与螺线管的断开处，加设月形(接近半环形)螺线管。
6.一种核动力发动机是根据I所述，由于通过变化电流的直导线能产生围绕导体的磁场，且接近导线的地方磁场强。因此也可以用直导线围成中心弱磁场。
7.一种核动力发动机是根据I所述，由于能合成新的原子，所以它也用来作为生成人们所需的元素的原子产生器。
8.一种核动力发动机是根据I所述，使EAST的形状不是环形，新EAST的内周长与外周长近似相同，这样就不会形成管壁内侧的磁强度比管壁外侧的强了。并使多外这样的新EAST连成近似双螺旋结构，可以更有效的平衡内部磁场强度。
【文档编号】F03H1/00GK103871483SQ201210595362
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月12日 优先权日:2012年12月12日
【发明者】邱楚盛 申请人:邱楚盛