用于通过基于激光的核聚变生成电能的方法以及激光聚变反应堆与流程

文档序号:12288530阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于生成电能的方法,其包括以下步骤:提供聚变燃料(1),所述聚变燃料(1)被保持在圆柱形反应室(2)内的磁场中;在所述聚变燃料(1)中引发核聚变,其中具有小于10ps的脉冲持续时间和大于1拍瓦功率的聚变激光脉冲(4)用于生成聚变火焰,以及将在所述核聚变期间从所产生的原子核释放的能量转化成发电厂电力,其特征在于所述磁场具有大于或等于1千特斯拉的场强,并且所述核聚变对于用以引发所述聚变火焰的所述聚变激光脉冲(4)的每激光能量具有大于500的能量产量。

2.根据权利要求1所述的方法,其中所述聚变燃料(1)具有以下特征中的至少一个:所述聚变燃料(1)具有高达20x压缩的固态密度,所述聚变燃料(1)由在化学计量方面具有高达15%轻氢偏差的11B同位素组成,所述聚变燃料(1)由各自的原子浓度为至少20%的轻氢和硼的混合物组成。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中通过静电场以最高可能百分比俘获所产生的所述原子核的所述能量。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述反应室(2)由能量转化装置(40)包围,并且所述反应室(2)相对于所述能量转化装置(40)具有负高压。

5.根据权利要求4所述的方法,其中所述能量转化装置(40)处于接地电位,所述能量转化装置(40)形成所述反应室(2)的球形导电封闭体,在所述能量转化装置(40)与所述反应室(2)之间,提供法拉第笼以用于屏蔽来自反应过程的静态高压场,和/或所述反应室(2)相对于所述能量转化装置(40)的所述负高压为至少1MV。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述磁场是借助于与磁场生成激光脉冲(3)相互作用而由耦合到线圈(13)的电极中的放电电流生成。

7.根据权利要求6所述的方法,其中所述磁场激光脉冲(3)是具有小于20ns的脉冲持续时间和大于100J的能量的激光脉冲。

8.根据权利要求6和7中任一项所述的方法,其中所述磁场激光脉冲(3)具有相对于磁场生成组件的入射方向,其中所述入射方向从定向为平行于所述线圈(13)的平面内的垂线偏离高达80°。

9.根据权利要求6到8中任一项所述的方法,其中用于生成所述磁场的所述电极包括彼此间隔的两个板(11、12),在所述两个板之间以适于所生成的等离子体的瑞利轮廓的形状布置场强化材料。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中块式点火是借助于所述聚变激光脉冲(4)引发。

11.根据权利要求10所述的方法,其中所述块式点火是由小于5ps持续时间的聚变激光脉冲(4)引发。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述聚变激光脉冲(4)具有至少106的对比率,和/或所述聚变激光脉冲(4)具有每平方厘米至少1017瓦的强度。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述聚变燃料(1)具有覆盖层,所述覆盖层是由具有大于100的原子量的材料制成。

14.根据权利要求13所述的方法,其中所述覆盖层具有等于或小于5微米的厚度,和/或所述覆盖层是通过气相沉积而产生。

15.一种被配置用于生成电能的核聚变反应堆,其包括磁场装置(10),其被配置来保持聚变燃料(1)并且在圆柱形反应室(2)中生成磁场,以及聚变脉冲激光源(30),其被配置来发射具有小于10ps的脉冲持续时间和大于1拍瓦功率的聚变激光脉冲(4)并且在所述聚变燃料(1)中引发核聚变反应,其中能量转化装置(40)被提供用于将在所述核聚变期间从所产生的原子核释放的能量转化成发电厂电力,其特征在于所述磁场装置(10)被配置用于生成处于大于或等于1kT的场强下的所述磁场。

16.根据权利要求15所述的核聚变反应堆,其中具有所述反应室(2)的所述磁场装置(10)由所述能量转化装置(40)包围,其中所述磁场装置(10)连接到电压源(15)以用于生成相对于所述能量转化装置(40)的负高压。

17.根据权利要求16所述的核聚变反应堆,其中所述能量转化装置(40)处于接地电位,所述能量转化装置(40)形成用于所述磁场装置(10)的球形导电封闭体,在所述能量转化装置(40)与所述反应室(2)之间,提供法拉第笼以用于屏蔽来自反应过程的静态高压场,和/或所述电压源被配置用于生成至少1MV量的所述负高压。

18.根据权利要求15到17中任一项所述的核聚变反应堆,其中所述磁场装置(10)包括耦合到线圈(13)的一对电极(11、12),以及磁场脉冲激光源(20),其被定位成用于利用磁场激光脉冲(3)照射所述电极,其中所述磁场可借助于与所述磁场激光脉冲(3)相互作用而由所述电极(11、12)和线圈(13)中的放电电流生成。

19.根据权利要求18所述的核聚变反应堆,其中所述磁场脉冲激光源(20)被配置用于以具有小于20ns的脉冲持续时间和大于100J的能量的激光脉冲形式生成所述磁场激光脉冲(3)。

20.根据权利要求18或19所述的核聚变反应堆,其中所述磁场脉冲激光源(20)被定位成使得所述磁场激光脉冲(3)具有相对于所述磁场生成组件的入射方向,其中所述入射方向从定向为平行于所述线圈(13)的平面内的垂线偏离高达80°。

21.根据权利要求18到20中任一项所述的核聚变反应堆,其中所述磁场装置(10)的所述电极包括彼此间隔的两个板(11、12),在所述两个板之间以适于所生成的等离子体的瑞利轮廓的形状布置场强化材料。

22.根据权利要求18到21中任一项所述的核聚变反应堆,其中所述聚变脉冲激光源(30)被配置用于生成所述聚变激光脉冲(4),所述聚变激光脉冲(4)的持续时间小于5ps。

23.根据权利要求18到22中任一项所述的核聚变反应堆,其中所述聚变脉冲激光源(30)被定位成使得所述聚变激光脉冲(4)具有至少106的对比率,和/或所述聚变激光脉冲(4)具有每平方厘米至少1017瓦的强度。

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