CN106286009A - 一种核动力发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核动力发动机，包括压缩筒体、旋转筒体、球形燃烧器和主轴，压缩筒体、球形燃烧器和旋转筒体依次通过主轴串接联动工作，压缩筒体内和旋转筒体内分别设置有正向弧形涡旋叶片和反向弧形涡旋叶片，球形燃烧器内设置有可控球形核动力反应器，可控球形核动力反应器两侧与主轴连接处分别设置有正向六程序控制体和反向六程序控制体，形成周期性的启或闭的流体通道，实现进气‑压缩‑燃烧‑做功‑排气‑汲气的热机工作六程序和″预爆‑裂变‑聚变‑裂变‑聚变″的多相核反应。其热能流应用于航空航天飞机发动机或内燃发动机、以及小型化新颖发电机。扩大了核能使用范围，使核能利用普遍化、和平化、环保化，更好地为人类服务。

Description

一种核动力发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机，特别是涉及一种核动力发动机。

背景技术

1977年6月底，美国首先研制成功中子弹，并将其装载飞机、导弹和炮弹，作为有效的战术核武器。1982年11月9日，法国制造中子弹的试验已获得成功。前苏联曾公开承认拥有中子弹的生产能力。1999年8月16日印度宣称能制造中子弹。中国1999年7月15日宣称拥有中子弹。现在，以色列、巴基斯坦、朝鲜、伊朗、日本等国家都能够生产氢弹，能够生产氢弹的国家都有可能生产中子弹。现在，原子弹、氢弹原理的秘密过了50年保密期，成为公开的核科普知识。但是核能技术的实用，各国不尽相同，都视为高度国家机密。

1964年中国成功试爆第一颗原子弹的同时，著名核子物理学家王淦昌，提出激光核聚变初步理论，从此中国科学家开始有系统地从事这方面研究。为中国创建新颖核动力源，致力于小型化、轻型化、高效化、干净化地和平利用核能提供理论基础。

中子核热能亦称″加强辐射热能″或三相(裂变-聚变-裂变)核热能，是一种在氢弹基础上发展起来的、以高能中子辐射为主要热能。它属于第三代核热能(第一二代分别为原子弹和氢弹)。中子碰撞爆炸时，放射出的中子数比同威力的裂变弹大5-6倍，高能中子的比例也大幅增加，其引发裂变反应每放出一个中子释放100MeV左右的核动能；而氘氚聚变反应只释放3.5MeV核动能，聚变反应提供的中子数比裂变反应提供的多得多。而且，裂变反应放出的中子，平均能量只有2MeV，氘氚聚变中子的平均动能为14.1MeV。氘氚聚变成为中子核热能源关键因素。但仅仅一个聚变不足以使核能干净化。

通用的核动力构型是″T-U构型″，即石墨-铀构型。美国、苏联、英国、法国用反射的方式让X射线慢慢向聚变材料集中再激发聚变，直接称″T-U构型″。

中国的是对X射线采取聚焦的方法让它集中能量去激发聚变。称″于敏构型″。所以中国的模式效果更好，点聚变更彻底。现在中国公开的已有三种构形。

国际上还未出现小型、清洁、直接使用于发动机的核动力源。

发明内容

本发明的目的是提供一种小型、可控、高效、高能、耐久、安全、环保、易安装维修、可直接使用的多用途核动力发动机，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种核动力发动机，包括压缩筒体、旋转筒体、球形燃烧器和主轴，所述压缩筒体、球形燃烧器和旋转筒体依次通过所述主轴串接联动工作，所述压缩筒体内设置有正向三维涡旋叶道和正向弧形涡旋叶片，所述旋转筒体内设置有反向三维涡旋叶道和与所述旋转筒体筒壁连接反向弧形涡旋叶片，所述球形燃烧器内设置有可控球形核动力反应器，所述可控球形核动力反应器两侧与所述主轴连接处分别设置有正向六程序控制体和反向六程序控制体，所述正向六程序控制体和所述反向六程序控制体均包括与所述主轴连接的动片和与所述燃烧室连接的定片，所述定片上和所述动片上均设置有通孔，所述定片与所述动片相对旋转过程中通过所述通孔形成周期性的启或闭的流体通道，实现进气-压缩-燃烧-做功-排气-汲气的热机工作六程序和″预爆-裂变-聚变-裂变-聚变″的多相核反应。

优选的，所述主轴外侧设置有轴杆套，所述可控球形核动力反应器包括由内至外依次套设在所述轴杆套外侧的反射层和静态反应层，还包括沿所述可控球形核动力反应器的主轴径向方向设置在所述静态反应层外围的若干反应体，各所述反应体包括动态反应块、聚苯乙烯保护块和设置在所述动态反应块四周的楔形块导轨，所述动态反应块为T-U构型，所述动态反应块内部设置有铀235棒，所述动态反应块内部在所述铀235棒两侧设置有铍钋棒条，所述铀235棒两侧设置的所述铍钋棒条与所述铀235棒之间存在间距，所述燃烧器反射层与所述可控球形核动力反应器内壁之间设置有燃烧空间。

优选的，各所述反应体为锥形反应体，所述动态反应块、所述聚苯乙烯保护块、所述铀235棒和铍钋棒条均为方锥形。

优选的，所述铍钋棒条包括纵横向均间隔设置的钋球和铍球，所述钋球和所述铍球之间用金属箔片隔开。

优选的，所述反应体外部依次套设有氢化锂反应层和钋/铍反应层，所述氢化锂反应层与反应体之间留有径向移动空隙，所述钋/铍反应层内包括铀238，所述钋/铍反应层外部设置有网状球形金属保护层，所述网状球形金属保护层与所述可控球形核动力反应器内壁之间设置有燃烧空间。

优选的，所述可控球形核动力反应器内壁依序涂覆有石墨烯保护层和燃烧器反射层。

优选的，所述主轴位于所述旋转筒体的一端连接有一副主轴。

优选的，所述定片上设置有1～3个通孔，所述动片上设置有6个通孔，所述通孔为圆孔。

优选的，所述可控球形核动力反应器的上均匀分布多个点火喷头和多个通向所述燃烧空间的进气通道。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的核动力发动机应用发动机″六程序″工作制实现了将燃烧器内的高温高压状态改变为低温负压状态，实现正负离子转换与消除功能，同时实现了预爆-裂变-聚变-裂变-聚变的多相核反应，即实现持续进行″裂变中子″→被锂6吸收形成氚→由氘氚反应释放出14.1MeV中子→14.1MeV中子轰击到重核元素，如铀238，→产生4.5个裂变中子″的循环所形成的链式反应。产生可控、持续、平稳、干净的超热能流，超热能流与三维连续涡旋叶片相互作用，产生超强的冲(压)旋(转)力做功。具有高效、安全、小型、轻型、干净、可控的新颖核动力发动机。其热能流应用于航空航天飞机发动机或宇宙飞船；其主轴输出的旋转动力应用于水面、水下、陆上交通的内燃发动机、以及小型化新颖发电机。扩大了核能使用范围，使核能利用普遍化、和平化、环保化，更好地为人类服务。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明核动力发动机的总装示意图；

图2是本发明核动力发动机的反应体分布的结构示意图；

图3是本发明核动力发动机的可控球形核动力反应器的内部结构示意图；

图中：1-主轴、2-动态反应块、3-铀235棒、4-铍钋棒条、5-聚苯乙烯保护块、6-楔形块导轨、7-轴杆套、8-反射层、9-静态反应层、11-氢化锂反应层、12-铍/钋反应层、13-网状球形金属保护层、14-球形燃烧器(高温高压-低温负压)空间、15-燃烧器反射层、16-石墨烯保护层、17-可控球形核动力反应器、18-压缩筒体、19-正向三维蜗旋叶片、20-正向六程序控制体、21反向六程序控制体、22-旋转筒体、23-反向三维蜗旋叶片、24-球形燃烧器、25-发动机冲压空间、26-副主轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种小型、可控、高效、高能、耐久、安全、环保、易安装维修、可直接使用的多用途核动力发动机，以解决上述现有技术存在的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本实施例提供一种核动力发动机，如图1所示，包括压缩筒体18、旋转筒体22、球形燃烧器24和主轴1，压缩筒体18、球形燃烧器24和旋转筒体22依次通过主轴1串接联动工作，压缩筒体18内设置有正向三维涡旋叶道和正向弧形涡旋叶片19，正向弧形涡旋叶片19与压缩筒体18内壁为分离状态，旋转筒体22内设置有反向三维涡旋叶道和与旋转筒体22筒壁连接反向弧形涡旋叶片23，球形燃烧器24内设置有可控球形核动力反应器17，可控球形核动力反应器17两侧与主轴1连接处分别设置有正向六程序控制体20和反向六程序控制体21，正向六程序控制体20和反向六程序控制体21均包括与主轴连接的动片和与燃烧室连接的定片，定片上和动片上均设置有通孔，定片与动片相对旋转过程中通过通孔形成周期性的启或闭的流体通道，实现进气-压缩-燃烧-做功-排气-汲气的热机工作六程序和″预爆-裂变-聚变-裂变-聚变″的多相核反应。

本实施例提供的核动力发动机，先用自备电机带动主轴转动，从而应用发动机″六程序″工作制实现了燃烧器内从高温高压状态到低温负压状态的改变，实现正负离子转换与消除功能，燃烧器内从高温高压状态到低温负压状态转变的过程中同时实现了可控球形核动力反应器17内部预爆-裂变-聚变-裂变-聚变的多相核反应，随着核反应的进行，主轴不断旋转，从而实现了六程序″工作制的循环进行，使得核反应可以持续不断的进行。可控球形核动力反应器17内部预爆-裂变-聚变-裂变-聚变的多相核反应即实现持续进行″裂变中子″→被锂6吸收形成氚→由氘氚反应释放出14.1MeV中子→14.1MeV中子轰击到重核元素，如铀238，→产生4.5个裂变中子″的循环所形成的链式反应。产生可控、持续、平稳、干净的超热能流，核反应的进度和强度是通过″六程序″工作制进行控制，超热能流与反向三维连续涡旋叶片相互作用，产生超强的冲(压)旋(转)力做功；产生的超能热流通过反向六程序控制体21进入旋转筒体18，由于反向涡旋叶片23与筒壁组成中空的反向三维涡旋叶道22，此时超能热流分为两股，一股在涡旋叶道轴心中空部分由发动机冲压空间25，直接产生冲压动力源；另一股沿三维涡旋叶道驱动反向弧形涡旋叶片23旋转，产生动力源，驱动旋转筒体18带动主轴1同步旋转，由此持续地、循环地作功。具有高效、安全、小型、轻型、干净、可控的新颖核动力发动机。其热能流应用于航空航天飞机发动机或宇宙飞船；其主轴输出的旋转动力应用于水面、水下、陆上交通的内燃发动机、以及小型化新颖发电机。扩大了核能使用范围，使核能利用普遍化、和平化、环保化，更好地为人类服务。

实施例二

本实施例提供一种核动力发动机，如图1、2、3所示，在实施例一的基础上，主轴1外侧设置有轴杆套7，可以保护主轴，且便于核动力发动机的安装和拆卸。可控球形核动力反应器17包括由内至外依次套设在轴杆套7外侧的反射层8和静态反应层9，还包括沿可控球形核动力反应器17的径向方向设置在静态反应层9外围的若干反应体，各反应体包括动态反应块2、聚苯乙烯保护块5和设置在动态反应块四周的楔形块导轨6，聚苯乙烯保护块5在运输过程中可起到保护作用，防止核动力发动机在运输和保管过程中的振动；动态反应块2为T-U构型，动态反应块2内部设置有铀235棒3，动态反应块2内部在铀235棒3两侧设置有铍钋棒条4，铀235棒两侧设置的铍钋棒条4与铀235棒之间存在间距。

动态反应块2为″T-U构型″，称铀-石墨反应堆，是目前应用较多的一种原子反应堆。石墨具有减速、高熔点、稳定、耐腐蚀的性能。可控球形核动力反应器内部设置的动态反应块2为互不联系、可径向移动的方锥体楔块；动态反应块2内置分散的、沿径向分布的圆锥体铀235棒3，铀235棒3外大内小，小头方向指向球心；圆锥棒3之间夹有钋铍棒条4，铍钋棒条包括纵横向均间隔设置的钋球和铍球，钋球和铍球之间用金属箔片隔开。各动态反应块2纬向之间间隔设置有导轨6及聚苯乙烯保保护层5。各反应体为锥形反应体，各动态反应块2、聚苯乙烯保护块5、铀235棒3和铍钋棒条4均为方锥形。当动态反应块2与静态反应层9之间接触形成串行组合，铀235超″临界质量″时引发裂变，此时，动态反应块2可言楔形块导轨6移动。

球中心处设置主轴1，主轴1外依次设置轴杆套7、反射层8，反射层8为球面反射层；静态反应层9为静态铀235球面反应层。动态、静态反应层设置特征：分散铀235质量，使其小于铀235核裂变的″临界质量(19千克)″，六程序控制可控″动态反应块″的径向向心移动，与静态反应层9进行串行(动静态反应块与静态反应层接触)/并行(动静态反应块与静态反应层分开)组合。当并行组合(动静态反应块与静态反应层分开)小于″临界质量″时中止裂变。

反应体外部依次套设有氢化锂反应层11和钋/铍反应层12，氢化锂反应层11与反应体之间留有径向移动空隙10，钋/铍反应层12内包括铀238，钋/铍反应层12外部设置有网状球形金属保护层13，网状球形金属保护层13与可控球形核动力反应器17内壁之间设置有燃烧空间14。

球形燃烧器14内部的可控球形核动力反应器17为一种新颖、综合、可控的并行/串行″T-U构型″圆球形反应堆，在六程序控制下，实现多相核反应。动态反应块2的外层顶部，设置氢化锂反应层11，氢化锂反应层11为氢化锂-6球面反应层，；钋/铍反应层12，与动态反应块2之间留有径向移动空隙10；外部另加固定的有网状耐高温网状厚金属球面保护层13，防止球形反应堆变形或炸裂。裂变中子将与氘氚和氢化锂-6进行聚变反应。

可控球形核动力反应器17内壁依序涂覆有石墨烯保护层16和燃烧器反射层15。

主轴1位于旋转筒体22的一端连接有一副主轴26。

定片上设置有1～3个通孔，动片上设置有6个通孔，通孔为圆孔。

可控球形核动力反应器17的最大半径上均匀分布多个点火喷头和多个通向燃烧空间的进气通道。

核高热能流经反向六程序控制体21进入旋转筒体22，分别成为持续的冲压流(用于航空航天发动机)，及与反向三维涡旋叶片23相互作用，产生旋转力带动主轴，于前端圆锥体的正向涡旋叶片压缩(用于内燃发动机、发电机)。

工作过程：

(1)预爆″高温高压″程序控制铀235串行组合控制裂变。发动机球形燃烧器24内设置可控球形核动力反应器17，其中正向、反向六程序控制体20、21制造的爆炸程序称″预爆″，成为对可控球形核动力反应器17的″预爆″，压缩了可控球形核动力反应器17的动态反应块2，沿径向向心移动；同时挤压出轴235棒3药料，与静态反应层9药料串行组合，当突破轴235核裂变″临界质量″(19千克以上)，引发链式反应，产生核能更高温更高压能量及″裂变中子″。

(2)、″裂变中子″控制氘、氚、氢化锂-6聚变。″裂变中子″被反射层8和燃烧器反射层15反射，然后与氢化锂6层11反应，形成氚→由氘氚反应释放出14.1MeV中子→14.1MeV中子轰击到铍钋棒条4和铍/钋反应层12上的重核元素铍/钋(铀238)，引发氘、氚、氢化锂-6的轻核聚变。反射层8和燃烧器反射层15可以把瞬间发生的中子反射击回去，使它充分发挥作用。同时，一个高能中子打中铍核后，会产生一个以上的中子，称为铍的中子增殖效应，铍/钋反应层12氢化锂6层11聚变反应生成的中子在与铍钋棒条4发生裂变反应生成负氢离子，向燃烧空间14内通入正氢离子，负氢离子与正氢离子再次发生聚变反应，产生超能流并做功输出，再次氢核聚变过后，不会剩余任何的核污染物，成为清洁、干净核能源。

(3)、″低温负压″及铀235的并行组合。当发动机六程序处于″排气、汲气″控制下，负压吸引了动态反应块2，沿径向向边界退回，中断与静态反应层9联系成为并行组合，实现小于″临界质量(19千克以上)″控制了链式反应。

(4)、″六程序控制″。由正、反向六程序控制体20、21组成，其内部各设置二片的动片、静片组成，其中动片与主轴1连接同步旋转，静片与球形燃烧器连接；动片、静片都有特定的洞孔空间，动片旋转洞孔与静洞孔形成″开、闭″的流体通道，实施六程序″进气-压缩-爆炸(高温高压)-做功-排气-汲气(低温负压)″与多相核反应″预爆-裂变-聚变-裂变-聚变″具有同步的周期性循环。

(5)、″核污染消除″。燃烧空间14内，周期性循环″高温高压″——″低温负压″燃烧环境，进行着正负离子充份转化成为无污染中性能量粒子和流体能量输送。其中高温爆炸中，氢原子核中的质子与氢原子加速对撞，产生反氢离子，此时的原子核为负电荷，外围电子为正电荷，当发动机的氢冷剂氢原子从进气管道在汲气程序注入与反氢原子(以及氧燃料，在进气程序中由压缩筒体18进入)相遇时，瞬间产生强大的光辐射能和高能，再次氢核聚变过后，不会剩余任何的核污染物，成为清洁、干净核能源。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种核动力发动机，其特征在于：包括压缩筒体、旋转筒体、球形燃烧器和主轴，所述压缩筒体、球形燃烧器和旋转筒体依次通过所述主轴串接联动工作，所述压缩筒体内设置有正向三维涡旋叶道和正向弧形涡旋叶片，所述旋转筒体内设置有反向三维涡旋叶道和与所述旋转筒体筒壁连接反向弧形涡旋叶片，所述球形燃烧器内设置有可控球形核动力反应器，所述可控球形核动力反应器两侧与所述主轴连接处分别设置有正向六程序控制体和反向六程序控制体，所述正向六程序控制体和所述反向六程序控制体均包括与所述主轴连接的动片和与所述燃烧室连接的定片，所述定片上和所述动片上均设置有通孔，所述定片与所述动片相对旋转过程中通过所述通孔形成周期性的启或闭的流体通道，实现进气-压缩-燃烧-做功-排气-汲气的热机工作六程序和″预爆-裂变-聚变-裂变-聚变″的多相核反应。

2.根据权利要求1所述的核动力发动机，其特征在于：所述主轴外侧设置有轴杆套，所述可控球形核动力反应器包括由内至外依次套设在所述轴杆套外侧的反射层和静态反应层，还包括沿所述可控球形核动力反应器的径向方向设置在所述静态反应层外围的若干反应体，各所述反应体包括动态反应块、聚苯乙烯保护块和设置在所述动态反应块四周的楔形块导轨，所述动态反应块为T-U构型，所述动态反应块内部设置有铀235棒，所述动态反应块内部在所述铀235棒两侧设置有铍钋棒条，所述铀235棒两侧设置的所述铍钋棒条与所述铀235棒之间存在间距。

3.根据权利要求2所述的核动力发动机，其特征在于：各所述反应体为锥形反应体，所述动态反应块、所述聚苯乙烯保护块、所述铀235棒和铍钋棒条均为方锥形。

4.根据权利要求3所述的核动力发动机，其特征在于：所述铍钋棒条包括纵横向均间隔设置的钋球和铍球，所述钋球和所述铍球之间用金属箔片隔开。

5.根据权利要求2所述的核动力发动机，其特征在于：所述反应体外部依次套设有氢化锂反应层和钋/铍反应层，所述氢化锂反应层与反应体之间留有径向移动空隙，所述钋/铍反应层内包括铀238，所述钋/铍反应层外部设置有网状球形金属保护层，所述网状球形金属保护层与所述可控球形核动力反应器内壁之间设置有燃烧空间。

6.根据权利要求5所述的核动力发动机，其特征在于：所述可控球形核动力反应器内壁依序涂覆有石墨烯保护层和燃烧器反射层。

7.根据权利要求1所述的核动力发动机，其特征在于：所述主轴位于所述旋转筒体的一端连接有一副主轴。

8.根据权利要求1所述的核动力发动机，其特征在于：所述定片上设置有1～3个通孔，所述动片上设置有6个通孔，所述通孔为圆孔。

9.根据权利要求2所述的核动力发动机，其特征在于：所述可控球形核动力反应器上均匀分布多个点火喷头和多个通向所述燃烧空间的进气通道。