即，燃料和电子发射体被物理结合，并未被化学结合)。此外，这种材料(燃料靶，具有或不具有电子发射体)可被粘附到外电极的壁上(如我们过去的操作)，或外电极本身可以由该材料制造(以便该电极将由聚变反应逐渐消耗)。在该设备的替代配置中，阿尔法单元的内电极、腔室壁或者其他组件可以由消耗性聚变燃料或含有聚变燃料和其他材料的复合材料或化合物组成。同样地，可以优化阿尔法单元的设计(例如，通过燃料化合物的选择、燃料的放置、电极和腔室的几何设计)以提高燃料粒子电离，从而进一步提高正反馈。
[0144]反应产物分离/去除
[0145]在许多情况下，一旦聚变反应产生的物质的能量已经通过直接和/或热能转换被移除到期望程度，聚变反应产生的物质就将不再有用，并且实际上或许会抑制所述设备的运行。例如，在P-B11反应中，此反应产生的氦可能不希望用于任何其他反应，并且其存在可能会降低P-硼反应发生的数量。结果，可能期望有选择地从阿尔法单元中去除聚变产物以保持反应物的高局部压力。
[0146]这种去除可以采取许多形式，并且可能依赖于阿尔法单元中使用的具体反应。例如，存在商用氢过滤器，其选择性地渗透氢但不渗透更大的原子核。这种过滤器能够应用在阿尔法单元内以在该过滤器的两侧上产生聚变产物与非聚变产物的不同比例，从而允许富含聚变产物的流从所述设备中移除。这种过滤器也可以增强直接能量转换(由于中性粒子与带电聚变产物的存在降低了转换效率)，和/或可用于将富含燃料的混合物再循环到阿尔法单元的电极部分处以用于消耗。被设计成选择性地渗透不同原子或分子的类似过滤器能够用于P-B11反应和其他聚变反应情况下的阿尔法单元的运行。针对一个或多个原子/分子而设计的多个滤波器也可彼此组合使用。
[0147]此外，在许多反应中，聚变产物(如p-B11反应中的氦)将是该系统中的某些最轻原子，尤其是一旦许多反应已发生的时候(例如，在P-B11反应中当大部分氢已经被消耗时)。结果，这些聚变产物将趋向于集中在内电极周围，在这里可以容易地除去它们。此外，在聚变产物趋向于是该系统中的最重原子的反应中，它们将趋向于集中在外电极附近，而且同样可以在这里将它们容易地移除。在这两种情况下，阿尔法单元的分离效率将协助去除大部分聚变产物同时不除去大量聚变燃料。
[0148]监测和控制系统
[0149]阿尔法单元的有效运行将需要监测和控制该设备的能力。可使用许多不同的技术，包括:
[0150].ΜΚΙ/Μ?。例如，质子NMR可以用来测量氢原子在该设备内的三维实时移动。在诸如使用氢作为燃料的P-B11的情况下，这可用来监视质子的消失(从而指示聚变反应中的消耗)及用于其他目的。
[0151]?光学传感器，如超高速摄像机。例如，在阿尔法单元运行期间，我们使用具有一个或多个氦过滤器的超高速摄像机来记录P-Bn反应，该摄像机以氦的光谱频率选择性地使光通过。该摄像机视野内的光强与特定点处存在的氦核数量(其与聚变反应发生的数量、广生的能量等等有关)相对应。
[0152].热/温度传感器，其可以用于监测材料完整性、能量产生速率、冷却系统性能等。
[0153]?与MRI/NMR、光学传感器、热/温度传感器或其他传感器集成以控制操作参数(例如，燃料输入的速度、聚变产物消除率、用于热能捕获的工作流体的流动、施加到内电极上的脉冲的幅度和持续时间)的控制系统。
[0154]应用
[0155]发电
[0156]阿尔法单元的最显然的应用是静止发电应用，包括:
[0157].新建电厂，无论是中央(公用事业规模)或分布式(例如，建筑规模)的电厂。这些电厂可以位于陆地上的农村、郊区、市区中，或可以应用在海底环境中。在分布式发电应用中，依赖于一个或多个阿尔法单元的电力的建筑物可选择避免连接到电网中，这是因为阿尔法单元将能够满足建筑物的100%电力需求。
[0158]?现有核、燃煤、燃气和其他传统发电厂的改造。在这种情况下，现有发电厂的开关场(switchyard)、传输互连、发电机和其它组件可能继续使用，仅仅移除锅炉并用一个或多个阿尔法单元取代。
[0159]由于其灵活的尺寸和相对简单的结构，阿尔法单元也可用于非固定场所中的发电。例如:
[0160].移动电子设备(例如，手机、笔记本电脑、平板电脑)
[0161]?运输设备/车辆(汽车、公共汽车、火车、飞机、轻于空气的航空器、直升机、舰船、潜艇、卫星、飞船、空间站等)
[0162].作为栗的替代(如用于管道的自动推进清管器(pig))
[0163]推进设备
[0164]阿尔法单元主要被设计为封闭设备，由此聚变反应产生的能量通过使用直接能量转换或热能转换而从阿尔法单元中提取。另外，阿尔法单元可以用作通过引导粒子流出阿尔法单元来推动附着在阿尔法单元上的物体(例如，地面或空间运载工具)的设备。阿尔法单元内的高粒子速度将在那些粒子被向外引导时产生大的反作用力，从而以高速度速率推进阿尔法单元和附着到阿尔法单元上的物体。
【主权项】
1.一种促使粒子之间发生聚变的方法，包括: 提供被配置成产生轴向磁场的超导磁体； 提供位于所述磁场中的圆柱形腔室； 在所述圆柱形腔室中提供靶； 在所述圆柱形腔室中提供放电电极； 为所述放电电极提供电功率以产生垂直于所述磁场的电场； 向所述圆柱形腔室中供给氢气； 通过向所述放电电极施加电功率，在所述腔室中从所述氢气中产生具有离子和中性粒子的等尚子体； 通过所述电场和磁场使得所述等离子体在所述圆柱形腔室中旋转； 通过电子发射体在所述腔室内发射的带负电的电子，降低所述等离子体中两个正在靠近的原子核内的带正电的质子之间的库仑势皇； 其中所述腔室内氢原子和质子的旋转产生了离心力，该离心力使所述氢原子和质子贴向所述电子发射体；以及 促使所述等离子体中的粒子与所述靶之间发生聚变反应。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电子发射体包括六硼化镧(LaB6)。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电子发射体接地。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述靶在所述腔室内是静止的。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述靶在所述腔室内是旋转的。6.根据权利要求1所述的方法，其中，中性粒子和离子被所述腔室内氢原子的旋转推向所述放电电极的内表面，由此所述中性粒子和离子的密度能够依赖于旋转速率而增加，从而得到相应更高的聚变速率，所述聚变速率正比于反应物密度的乘积。7.根据权利要求2所述的方法，该方法还包括: 通过旋转氢原子和离子与静止LaB6发射体之间的碰撞提供正反馈，导致所述靶的温度增加，增加附加发射的电子，从而进一步降低库仑势皇并促使附加的聚变反应，从而释放具有兆电子伏能量的高能带电粒子；所述带电粒子在所述LaB6靶内消耗它们的能量，从而产生更高的温度；以及 继续该循环，从而产生正反馈。8.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括: 通过聚变产生的带电粒子对氢进行电离来提供正反馈，其中离子数量增加降低了氢介质的电阻率，从而在所述腔室内的所述放电电极与外电极之间产生更大的电流，其中该更大离子电流在所述外电极上撞击以使得电子数目增加从而降低所述库仑势皇，使得低能离子能够通过量子隧道藉由互相靠近而聚变。9.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括: 通过永磁体建立轴向磁场，所述轴向磁场促使包括质子、氘核、氦-3、锂、铍、硼、碳、氮和氧的聚变反应物进行旋转，其中该磁场从旋转反应物产生元素和同位素。10.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括通过向原子核中注入预选数量的质子和中子来形成元素和同位素。11.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括通过所述聚变反应产生高能α粒子(He4);以及 使用所述高能α粒子进行向电能的直接转换。12.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括通过所述聚变反应产生高能α粒子(He4);以及 通过对所述α粒子减速而在电源内产生充电电流。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述靶包括具有占优势的同位素B11的元素硼。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述腔室中离子和中性粒子的旋转促使等离子体粒子因B11和氢中性粒子或质子之间的反复碰撞而遭受以下聚变反应:P+B11— 3He 4+8.7MeV 的能量。15.一种促使粒子之间进行聚变的方法，该方法包括: 在外电极和内电极的圆周上提供一系列交流(AC)场， 通过振荡电场驱动正负离子(如H+和H-)旋转； 通过与所述正负离子的碰撞，驱动中性粒子围绕所述电极的轴旋转；且增加所述AC场的频率，从而通过共振波粒子相互作用增加所述离子和中性粒子的速度，从而引起聚变反应。
【专利摘要】聚变设备在没有中子的情况下以“无中子聚变”方式产生中性原子和离子的聚变，因为产物在高中性粒子密度下利用强离子-中性粒子耦合。离子和中性粒子因频繁碰撞而在圆柱形腔室内一起旋转。高磁力使得有可能达到高旋转能量；介质中的磁场因不存在磁荷而能够被设置在非常高的值处。在方位角方向上通过强磁力进行反复加速使得有可能获得非常高的离子速度。聚变主要发生在中性粒子之间。该方法也能够应用于具有中子情况下的聚变。在产生高能高密度的中性粒子时，传统聚变方案和中子源能够使用上面描述的原理来实现。
【IPC分类】G21B1/05
【公开号】CN105027222
【申请号】CN201480013424
【发明人】黄耀辉
【申请人】黄耀辉
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2014年3月11日
【公告号】CA2905332A1, WO2014204531A2, WO2014204531A3