专利名称:用离心力来约束等离子体以实现受控核聚变的制作方法
技术领域：
本发明涉及等离子体约束与核聚变，特别是涉及用离心力来约束等离子体以实现 受控核聚变。
背景技术：
氢的同位素氘和氚聚变成氦可以释放出巨大的能量，但是要达到聚变的点火温 度，氢弹只要几百万度，而惯性约束和磁场约束要上亿度。由于惯性约束和磁场约束对等 离子体的约束时间太短，反应速度必须极快，否则无法瞬间完成聚变反应，这实际上很难实 现。如果能使等离子体约束时间大幅度延长，等离子密度大幅度提高，反应温度甚至可以比 氢弹点火的温度还要低，以实现缓慢的核聚变，例如，普通氢的点火温度需要10亿摄氏度 以上，但在太阳中只需要1千多万摄氏度就能够发生聚变反应。此外，核聚变时产生的中子 辐射也会破坏反应所用的容器的材料的性能。
概念引导达到点火温度可以迅速地发生核聚变反应，就如化学中的燃烧；低于 点火温度也能发生反应，只是反应比较慢，就如化学中缓慢氧化一样。
发明内容
本发明的目的是提供用离心力来约束等离子体以实现受控核聚变，它不仅可以对 等离子体进行长时间和较高密度地约束，而且反应温度低，以实现缓慢的核聚变反应，产生 的中子辐射也不会破坏反应容器的材料的性能，以克服现有技术中的不足。
按此目的设计的用离心力来约束等离子体以实现受控核聚变，包括反应容器、经 纬旋转架和转轴；其特征是反应容器是一个中空的球体，整个反应容器设置在经纬旋转架 上。
所述的反应容器内分层分布着液态金属层或固态金属层(汞、铅、镱等)、汽化层、 气态金属层和球状的氘氚等离子体；所述的经纬旋转架包括转轴等，可以带动反应容器像 地球仪的经纬线那样的方向旋转。
本发明采用离心附壁原理，使液态金属层、汽化层和气态金属层分层分布在反应 容器的所有内壁上，形成一层由液态金属层或固态金属层构成的反射热辐射的反射层，由 汽化层和气态金属层构成的隔热层。本发明是通过离心力来约束等离子体的，具有对等离 子体约束时间不受限制、等离子密度较高、因此所需的反应温度较低，以及隔热效果好和造 价比较低。
图1是本发明实施例的示意图。
图2是本发明实施例的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细描述。
参见图1-图2所示的用离心力来约束等离子体以实现受控核聚变，包括反应容器 1、经纬旋转架2和转轴3组成；反应容器1是一个中空的球体，由适当的材料做成容器的外 壳4，内部分层分布着液态金属层5或固态金属层5、汽化层6、气态金属层7和球状的氘氚 等离子体8，整个反应容器1设置在经纬旋转架2和转轴3上。
所述的经纬旋转架2包括转轴3、液态金属入口 9和液态/气态金属出口 10，经纬 旋转架2和转轴3可以带动反应容器1像地球仪的经纬线那样的方向旋转，由此产生的离 心力使反应容器1内壁的液态金属和气态金属分层贴附在反应容器1的所有内壁上。当然， 也可以采用电磁技术直接驱动反应容器1的内壁的液态金属层5和气态金属层7旋转。
本发明有两种反应方案。连续方案当反应容器1中心的球状的氘氚等离子体8 在相应的加热方式的加热下温度升高到几百万度时，就会开始发生缓慢的核聚变，并释放 出光和热及中子，中子被液态金属层5屏蔽和反射回去，以保护外壳4材料的性能。大部分 的光辐射被液态金属层5光亮的表面反射回去，以降低液态金属层5表面吸收光辐射的热， 同时也对氘氚等离子体8起到保温的作用。有一部分的光辐射被液态金属层5的表面吸收， 使液态金属层的表面汽化，形成一层不断向中心方向11膨胀的汽化层6，由于气体是相对 热传导的方向膨胀的，再加上汽化层6的金属蒸汽温度只比液态金属的沸点高一些，因此， 在一定的压力下，汽化层6的金属蒸汽的密度能够比液态水还高，致使热传导的速度慢，很 难赶上蒸汽的膨胀速度，这样，通过传导的热很少达到液态金属层5的表面，对液态金属层 5起到很好的隔热作用。原子量大的气体(如汞等)不但不善于导热，而且在离心力的作用 下很容易与原子量小的氘氚等离子体8保持分离，这样对氘氚等离子体8起到保温、隔离和 约束的作用。由于离心力总是使温度相对较低和密度相对较高的气体分布在外面，因此，气 态金属层7和汽化层6几乎不能发生热量的对流传递。
为了利用核聚变释放出来的热量和保持液态金属层5的恒定的厚度和温度，可以 利用电磁泵把冷却后的液态金属通过设置在转轴3中心的液态金属入口 9注入反应容器1 内，液态金属汽化时会使液态金属层5的温度不会超过液态金属的沸点。由于温度较低的 汽化层6的密度比温度很高的气态金属层7的密度大得多，就能够像密度不同的油水那样 保持分离状态。如流体力学所述的层流那样，汽化层6的金属蒸汽在一边同时向中心方向 —11膨胀的同时还会一边以层流方式以水平方向一12向液态/气态金属出口 10方向流 动，从液态/气态金属出口 10流出来的温度较高的液态金属和温度很高的气态金属可用于 发电和供热。
间断方案和上述方案差不多，只是液态金属层5可以是液态金属或固态金属，金 属元素可以适当选择相变热大，原子量小的元素，氘氚等离子体8的连续约束换成间断约 束，没有形成像样的气态金属层7，点火温度需要几千万度，反应容器1不需要太快的转速， 由于没有什么像样的气态金属层7，同样容积的反应容器1内的氘氚等离子体8的体积比 较大。工作时，每反应一次都要先向做经纬旋转的反应容器1内注入适量的液态金属，如果 是用固态金属层5的，要等液态金属冷却成固态金属，然后向反应容器1中注入氘氚等离子 体8，并马上加热到几千万度，中心的氘氚等离子体8发出的光辐射大部分被光亮的液态金 属层5或固态金属层5反射回去，一部分被液态金属层5或固态金属层5吸收，使液态金属层5或固态金属层5表面发生汽化，形成一层高效隔热的汽化层6，反应几分钟后排掉反应 容器1内高温的气体用于发电或供热。
为了提高反应容器1的耐压性能和降低转轴承3承受反应容器1本身的重量，可 以把反应容器1设置在一定压力和密度的气体或液体中，利用气体或液体的压力和浮力来 给反应容器1的外表加压和降低转轴3所承受的重量。
输送温度很高的管道等设备的内壁可以采用出汗和浸润液态金属的方式包裹一 层液态金属，这样，管道内壁的材料不会受到高温气体的灼伤。
权利要求
用离心力来约束等离子体以实现受控核聚变，包括反应容器、经纬旋转架和转轴；其特征是应容器是一个中空的球体，整个反应容器设置在经纬旋转架和转轴上。
2.根据权利要求
1所述的用离心力来约束等离子体以实现受控核聚变，其特征是所述 的经纬旋转架和转轴是带动反应容器像地球仪的经纬线那样的方向旋转。
3.根据权利要求
1所述的用离心力来约束等离子体以实现受控核聚变，其特征是所述 的反应容器内分层分布着液态金属层、汽化层、气态金属层和球状的氘氚等离子体。
专利摘要
本发明涉及用离心力来约束等离子体以实现受控核聚变，包括反应容器、经纬旋转架和转轴等，其特征是反应容器设置在经纬旋转架上，反应容器内分层分布着液态金属层或固态金属层、汽化层、气态金属层和球状的氘氚等离子体，经纬旋转架和转轴能够带动反应容器像地球仪的经纬线那样的方向旋转，产生的离心力使反应容器内的液态金属、气态金属分层贴附在所有内壁上，以此通过离心力来约束等离子体。本发明具有等离子体约束时间不受限制、等离子密度高、反应温度低、隔热效果好和造价低的优点。
文档编号G21B1/00GKCN101866699SQ201010192793
公开日2010年10月20日 申请日期2010年5月25日
发明者黄必录 申请人:黄必录导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan