等离子体球涡磁场发电技术的制作方法
【专利说明】
一、技术领域
[0001]本技术属于等离子体工程领域，提供了一种在相对低温等离子体中破开核子强势皇，释放核子能量并约束在一定空间从而对核子能量加以平和、稳定利用的技术。
二、【背景技术】
[0002]1939年美国物理学家贝特通过实验证实，一个氘原子核加速后和一个氚原子核以极高的速度碰撞，形成一个新的原子核一一氦外加一个自由中子，在这个过程中释放出了17.6兆电子伏的能量。自此，达到可控核聚变来供给能量成为各国科学家的梦想。
[0003]实现核聚变的核心难题在于突破核子的强势皇。到目前为止，各国在突破核子强势皇的研究本质上仍然延续着贝特的做法，即将核子以极高的速度挤压在一起，以突破核子极强的势皇而发生核聚变放出能量。半个多世纪以来，各研究小组不断提高理论点火温度，也即不断提高核子互撞的速度来使得核聚变发生。因为预期反应中等离子体的温度过高，无法制造出能耐如此高温的容器，解决的办法是使用惯性约束(ICF)或是磁约束(MCF)。惯性约束是使用高强度大功率激光照射含有聚变材料的靶丸，加热表面一层物质生成热等离子体，它快速向外膨胀，由于动量守恒产生向靶丸内部传播的冲击波，引起聚变靶丸的聚心运动，称为内爆，通过内爆增压使热核燃料达到高能量密度状态；磁约束是使用高强磁场将超高温聚变燃料箍缩在一定范围内，迫使核子以极高速度相撞以实现聚变，根据磁场形状的不同可分为球马克、环形托卡马克。
[0004]到目前为止，美国相关研究小组声称“the amount of energy released throughthe fus1n react1n exceeded the amount of energy being absorbed by the fuel，，，但是，他们提到的是反应放出的能量超过了燃料吸收的能量，而不是实现了总能量增益大于I，其实际能量增益远远小于I。通过核子高速相撞挤压以突破核子强势皇离完全可控还有相当长的道路。
三、
【发明内容】
[0005]本发明通过异于传统高温高压将核子挤压在一起以突破核子强势皇的方法，使得破开核子强势皇相比较而言易于发生，并将核子释放的能量约束在一定空间实现平和、稳定利用。本发明实现的效果不排除出现新核素或同位素的情况，但此并不为本发明主要关注点。
[0006]突破核子强势皇基于的是对于核子结构的理解。在现今核物理中，对原子核采用的模型是刚球模型，刚球内部的结构则是一无所知，仅有一些实验结果证实原子核内部存在量子结构。在此刚球模型下，现今的研究小组自然采取了超高温、高压的办法，来将原子核“压碎”，以期突破强势皇。
[0007]本发明基于的原子核模型是球涡模型。在现今量子场论、量子电动力学(QED)中将粒子所处的环境视为“狄拉克海”，“狄拉克海”的性质类似于超流体。等离子体环境是很接近这样的“超流体”的。事实上，现今描述等离子体行为最为准确的方法便是磁流体描述法。本发明基于的原子核球涡模型将原子核视为磁流体中的磁流Hill球涡，直观意义上，磁流即是流动的磁力线。Hill球涡可被视为由无数涡环组成，其子午剖面是两个同向的平面涡极子，如附图图1所示，其相关性质符合原子核性质的要求。理论分析表明，Hill球涡在磁流体中的行为与刚体球完全相同，这也就是为什么现今核物理学家会将原子核视为刚体球。
[0008]要破开行为表现为刚体球的球涡，最好的办法不是以高速撞击。根据磁流体力学的理论分析及实验结果，涡破裂的原因是环量、压强的改变。这一原则构成本发明的核心。
[0009]为了达到改变原子核周围磁环量、磁压强并将等离子体约束在一定空间的效果，设计了反应装置，装置俯视图如附图图2所示。
[0010]在等离子体环境下，向图中两个定子绕组中通以完全相同的对称三相交流电，定子绕组会在等离子体中形成两个旋转方向相同、强度相同、频率相同的旋转磁场。此旋转磁场的作用如下:
[0011]1、改变原子核磁球涡周围磁环量、磁压强，从而在原子核中诱导出逆压梯度，使得原子核破裂。
[0012]2、大量原子核破裂后，外加的旋转磁场会引导原子核破裂而流出的高速磁流旋转，最终形成一个与原子核结构相类似的磁球涡，从而将磁流能量约束在这一磁球涡中。磁流会在等离子体中激发电磁波。
[0013]3、使用两个完全相同的旋转磁场意义在于，根据磁流体力学的理论及实验结果，两个涡旋磁场互为对方存在的条件，在没有其他扰动的情况下，理论上两涡旋磁场可一直存在，也即，该球涡磁场可一直存在。
[0014]在原子核破裂、球涡磁场形成后，便可断开三相交流电机定子绕组的外接电源。球祸磁场会在定子绕组中感应出电流，可直接向外供电。
[0015]本发明实现的等离子体融合主要是一个巨大的、与原子核结构相类似的磁流球涡。反应过程中并不排除产生其他核素的情况，但获得新核素或其同位素并不是本发明的目的，本发明直接的目的在于获得稳定的电源。
[0016]本发明与现有的用高压或高速直接强行压碎原子核不同，在原子核周围造成磁环量、磁压强的改变从而在较为温和的条件下实现了突破原子核强势皇的效果。并且，本发明的一种实现装置可以直接向外供电，摆脱了传统蒸汽发电的局限。
四、【附图说明】
[0017]本发明使用的图纸如附图图1、图2、图3所示。
[0018]附图图1中曲线是磁流流线，图中球涡磁场内部磁流流动方向是逆时针方向。
[0019]附图图2相关说明如下:
[0020]1、等离子体
[0021 ] 2、三相交流电机定子绕组
[0022]附图图3相关说明如下:
[0023]2、三相交流电机定子绕组(由耐高温材料(如SiC)包覆，保证其在等离子环境下正常运行)
[0024]3、中空金属柱(内部有管道，用于真空抽气、栗入反应气体，分别接真空栗、流量计)
[0025]4、电磁波发射源(可为放射源或其他等离子体发生装置)
[0026]5、等离子态氢
[0027]6、等离子态氦
[0028]7、冷却屏蔽层(用水或金属钠或其他冷却物质循环冷却)
五、【具体实施方式】
[0029]依据技术方案中提出的核心原理，进一步给出技术细节。
[0030]技术方案中提出的球涡磁场的实现装置有两个必要条件:
[0031]1、等离子体环境。该等离子体环境并不需要现有核聚变装置中数百万度的高温，只需要充分电离即可。
[0032]2、两个对称的完全相同的旋转磁场。
[0033]条件I是相对容易满足的。现有成熟的等离子体产生装置为此提供了条件。唯一需要注意的是，在等离子体的产生过程中，不应干扰条件2中旋转磁场的形成。
[0034]为了实现条件2，本实施例使用的是三相交流电机定子绕组。需要解决的技术问题在于，定子绕组需要置入等离子体环境中。虽然本实施例中所使用的等离子体温度最多只有1000多摄氏度，但这对于定子绕组是一个挑战。本实施例使用SiC将定子绕组线圈包覆，避免等离子体环境破坏线圈。
[0035]本实施例使用的装置图如附图图3所示。
[0036]为保证装置的强度及稳定性，2三相交流电机定子绕组、3金属柱外壁表面均有包覆SiC，保证其不受损害，正常工作。三相交流电机定子绕组导线通过中空金属柱连接到外面对称电源上。为了避免可能存在的放射性危险，在冷却屏蔽层与等离子体之间可以加装辐射屏蔽包层。装置的球形外壳使用钢材制作。
[0037]装置启动时，先打开真空抽气栗，将气压抽低到10的负5次帕量级，打开流量计，调节氢气、氦气栗入的比例，本例中氢气:氦气是3: I。调节真空抽气栗，维持气压在10的负3次量级。打开电磁波发射源(本例中使用频率在极紫外线以上的发射源，也可以使用放射源)，电离氢气、氦气，在装置中形成等离子体环境。启动两个三相交流电机定子绕组(本例中电源均接带控制的市电三相交流电，若要稳定，可单独提供三相交流电，需要注意的是提供给两个定子绕组的电源应当完全相同)，在等离子体中制造两个完全相同的、对称的旋转磁场。运行一段时间后，可发现整个球体装置开始旋转。这说明装置内部实现了Hill球涡磁场，旋转的磁场带动装置旋转。此时交流电机定子绕组所接的电源控制系统显示净输出下降，可将电源系统撤掉，装置内部的双球涡磁场可自维持下去。装置内部的球涡磁场在交流电机定子绕组中感应出电流，交流电机定子绕组此时可作为发电机向外供电，因球涡磁场可稳定存在，故该实现装置可连续稳定供电5年以上。
【主权项】
1.一种等离子体发电技术，其技术特征是在等离子体环境下以外加电磁场制造小尺度磁压强梯度、磁环量梯度的变化，从而突破原子核强势皇，释放核子磁流并约束在一定空间进行发电。2.实现权利I所述技术效果的等离子体球涡磁场发电装置，其技术特征是在等离子体中制造两个对称的完全相同的旋转磁场，两个旋转磁场形成球涡磁场。旋转磁场可通过在等离子体中进行机械扰动或用三相交流电机定子绕组实现，后者中通以三相对称交流电流，从而在等离子体中制造小尺度的旋转磁场，造成原子核周围磁压强梯度、磁环量梯度的变化而突破原子核强势皇，并将释放出的核子磁流约束在涡旋磁场中。亦不限采用其他方法产生旋转磁场。3.根据权利2所述的等离子体球涡磁场发电装置，其技术特征是在等离子体球涡磁场中至少存在一个线圈以感应出电流对外供电。4.根据权利2所述的等离子体球涡磁场发电装置，在装置启动时使用线圈绕组制造小尺度的旋转磁场，在原子核破裂发生后等离子体中形成稳定的球涡磁场，线圈绕组中感应出电流。其技术特征是在线圈绕组消耗能量下降时断开外接电源而直接向外供电，实现发电的目的。5.根据权利2所述的等离子体球涡磁场发电装置，其等离子体环境可由置于装置中的电磁波发射源发射高能电磁波电离装置中气体而维持，亦不限采用其他等离子体产生方法，但应不干扰装置中涡旋磁场的形成，亦即其技术特征在于产生等离子体的方法不干扰权利I中所述原子尺度磁压强梯度、磁环量梯度的形成。
【专利摘要】等离子体球涡磁场发电技术属于等离子体工程领域，该技术通过在等离子体中制造两个完全相同的涡旋磁场改变原子核周围磁压强梯度、磁环量梯度而突破原子核强势垒，使原子核中磁流释放，磁流能量汇入涡旋磁场中，从而形成一个稳定存在的球涡磁场。通过在等离子体中置入线圈，球涡磁场在线圈中感应出电流，本技术实现装置直接向外供电，因为球涡磁场稳定存在，装置可稳定供电5年以上而无需输入能量。
【IPC分类】H02K44/08, G21B1/05
【公开号】CN105591522
【申请号】CN201410572324
【发明人】朱志鹏
【申请人】朱志鹏
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年10月23日