CN107533867A - 用于产生能量的方法以及相关的装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明构思，提供一种用于产生能量的方法。所述方法包括：通过将第一目标物质暴露在电磁辐射输入能量中，而经由波共振使所述第一目标物质进入更高的能量态，从而在所述第一目标物质中产生第一同位素偏移，以及产生由所述第一同位素偏移得到的中子；由第二目标物质俘获所述中子，从而在所述第二目标物质中产生第二同位素偏移以及电磁辐射输出能量。进一步地，本发明构思还涉及一种相关的装置。

Description

用于产生能量的方法以及相关的装置
技术领域
本发明涉及一种用于产生能量的方法。更具体地，本发明涉及这样一种用于产生能量的方法，其利用目标物质进行中子俘获，借此产生电磁辐射输出能量。本发明也涉及一种相关的装置。
背景技术
核散裂与中子俘获是核物理中的确凿概念。核散裂指由用于产生高能中子束的粒子加速器中的高能粒子束造成的核子分裂。另一方面，中子俘获是核子俘获中子从而增加质量的聚变过程。
对于前者，散裂需要比较高的能量输入。对于后者，由核素表中靠下部分中的同位素进行的中子俘获给出能量的输出。因为由高能粒子束进行散裂需要比起通过中子俘获而可能得到的能量高很多的能量输入，所以通常不将其认为产生能量的有效手段。
鉴于上述情况，需要有克服上述问题的技术进步，从而实现产生能量。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种更可控地用于产生能量的改进方法。
另外，本发明的另一个目的是提供一种相关的装置。
根据本发明的第一个方面，提供了一种用于产生能量的方法。所述方法包括，通过将第一目标物质暴露在电磁辐射输入能量中，而经由波共振使第一目标物质进入更高能态，从而在第一目标物质中产生第一同位素偏移(isotope shift)以及由该第一同位素偏移而产生的中子。所述方法还包括，由第二目标物质俘获中子，从而产生第二目标物质中的第二同位素偏移以及电磁辐射输出能量。
第一目标物质和第二目标物质在此处以及下文中将统称为燃料，或反应器燃料。
暴露在电磁辐射(EM辐射)输入能量中，在此意为EM辐射辐照第一目标物质的至少一部分。该辐射可以包括具有至少一个频率或频率模式的光子。在第一示例中，该辐射包括具有多个频率模式的光子。在第二示例中，该辐射实际是包括具有固定频率的光子的单色的辐射。而且，该辐射可以具有优选的强度和/或功率水平。所述优选的强度和/或功率水平可以与特定的频率相关联。
EM辐射输入能量可以将输入能量和输入动量传递至第一目标物质。能量传递可以通过波粒加速过程而实现。可选地，EM辐射可以是偏振的。
第一目标物质的至少一部分可以呈现高能态。当第一目标物质经由波共振而进入更高能态中时，可以释放或发射中子。也就是说，共振波能量可以给予第一目标物质能量从而产生裂变能并且产生中子。这个过程可以称为散裂。当输入的能量大于或等于阈值能量时，可以发生释放。然而在此之外，量子隧穿效应可以允许阈值能量之下的释放。
凭借将波能量传递至第一目标物质的至少一部分，第一目标物质呈现更高能态。可以基于反应器的几何形状以及包含于其中的燃料的具体物理特性而选择波粒加速过程，或等效的，波共振过程。所述物理特性可以与第一目标物质的物理特性相关联。例如，这些物理特性可以涉及第一目标物质中包括的材料的类型，材料的晶格类型，材料的物理量，例如其原子质量、原子数、原子间距、音速、特征等离子体速度，局部温度，平均温度等，以及材料晶格结构的长度，材料颗粒结构的长度，和材料晶格结构的几何形状。物理特性也可以是第一目标物质的局部共振频率。波共振能量，即通过共振波加速(泵升(pumping))过程而获得的能量，能够以优选的强度而传递至第一目标物质。波共振能量W具有相关频率ω以及相关波长λ。第一目标物质中的离子可以通过EM辐射输入能量而受到加速。
根据本发明的方法，中子被产生或释放。在非限定性的示例中，中子可以是冷中子。本申请中，冷中子指中子的动能特定处于0eV至0.025eV之间，其中eV代表电子伏特。具体地，冷中子可以是热中子。在另一非限定性示例中，中子的动能可以在0.025eV与1eV之间。在又一非限定性示例中，中子可以是动能在1eV与10eV之间的慢中子。也可以考虑10eV与50eV之间的动能。
考虑持续供应的EM辐射输入功率，由第一目标物质产生的中子的数量可能会随时间增加。在非限定性的示例中，在散裂起始时间后产生的中子的数量可以在1010与1020中子每秒每cm2之间。
在释放中子时，第一目标物质可以处于电离态或等离子态。在俘获中子时，第二目标物质可以处于固态或液态。
第一目标物质可以包括氘(D)和7Li中的至少一个。使用D的一个优点是它很廉价。另一个优点是使用D导致高的净增益。
另外，第二目标物质可以包括40Ca，46Ti，52Cr，64Zn，58Ni，70Ge和74Se中的至少一个。这些材料中的任何一个可以通过中子俘获而产生超出能量(excess energy)。更具体地，中子俘获的过程可以释放比中子散裂所需能量更多的能量。
第二目标物质也可以包括上述元素的更重的同位素。所述元素可以是短寿命的或稳定的。注意，这些同位素可以通过这些元素中的任意元素的中子俘获而产生。例如，第二目标物质可以包括能够通过58Ni的中子俘获而得到的60Ni和62Ni。
借助于本发明构思，通常没有元素嬗变。相反，存在第一目标物质和第二目标物质的同位素偏移。同位素是指具有相同的原子数Z，但具有不同的中子数N＝A-Z的一组核子，其中A为质量数。在同位素偏移的过程中，同位素的质量数A偏移至少一个整数阶(integerstep)。第一同位素偏移可以是从具有质量数A的同位素AP至具有质量数A-1的同位素A-1P的同位素偏移。
同位素AP的同位素偏移可以通过以下反应通道发生：
AP+Ws→n+A-1P(g.s.)，
其中，Ws代表散裂能量，“n”代表中子，而“g.s.”代表A-1P的基态。该反应与特定的阈值能量(通常以eV表示)相关。这种类型的反应也与特定的阈值能量相关。
存在类似的从AP开始的反应通道，其可能产生同位素A-kP，其中k＝1,2,3……例如，上述的原子数偏移一阶的过程可以重复k次，或者可以发生直接的k阶变换。
散裂能量Ws是通过辐照曝光而供应至第一目标物质的一部分以允许至少一个中子的释放的能量。在辐照之前的第一目标物质的能量状态可以被激发至更高的能量状态。第一目标物质可以通过吸收能量而达到更高的能量状态。例如，吸收的能量可以转变为第一目标物质的动能和/或振动能。
在第一非限定示例中，锂的同位素偏移可以源自于以下反应通道
7Li+Ws→n+6Li(g.s.)
其中WS为散裂能量，“g.s.”代表6Li的基态。本反应的阈值能量是7.25MeV。应注意6Li和7Li本身是稳定同位素，但可以通过高于该阈值能量的辐照而引发上述反应。
在第二非限定性示例中，同位素偏移可以源自于这样的反应通道：D+Ws→n+1H，其中D是氘H2，H是氕(即氢)。本反应的阈值能量是2.25MeV。
元素嬗变也可以通过β衰变而发生。例如，镍俘获中子而升至不稳定同位素63Ni和65Ni，而63Ni和65Ni经由β(β-)衰变而分别转变为63Cu和65Cu，即中子转变为了质子。与之相反，59Ni的中子俘获可以通过β+衰变转变为58Co，即质子转化为中子。另外，上述不稳定同位素具有高的中子俘获截面。能量转化过程因此可能涉及中子俘获同位素偏移和β±衰变元素嬗变的复杂迂回的过程，最终转变为稳定的元素。
第一目标物质可以包括至少一种同位素AP。在第一示例中，第一目标物质只包括一种同位素。在第二示例中，第一目标物质包括两种同位素。在第三示例中，第一目标物质包括多种同位素。第一目标物质中的同位素AP优选地具有低的核结合能，从而允许释放中子。另外，第一目标物质中的同位素AP优选地具有比同位素A-1P的核结合能更大的核结合能。
核结合能能够以原子核中总的核结合能而测量。或者，核结合能能够以原子核中每个核子的核结合能而测量。特别地，核结合能能够以原子核中每个核子的平均的核结合能而测量。
第二目标物质可以包括至少一种同位素BQ，其中B是质量数。在第一示例中，第二目标物质只包括一种同位素。在第二示例中，第二目标物质包括多种同位素。第二目标物质中的同位素BQ优选地具有这样的核结合能：其比在中子俘获过程后其可能偏移为的同位素(或多种同位素)的核结合能更小。
EM辐射输出能量在此指中子俘获过程中释放的能量。该能量将以覆盖大频率范围(一次谐波、二次谐波等)的电磁波/光子的形式释放。
中子可以由稳定同位素或不稳定同位素俘获。在一个示例中，中子俘获产生稳定同位素。在另一个示例中，中子俘获产生不稳定同位素。一个涉及同位素BQ的中子俘获反应通道可以写为
BQ+n→+B+1Q+WC
其中WC是中子俘获释放的能量。可以重复该反应从而俘获两个或更多个中子，产生同位素B+2Q、B+3Q、B+4Q等。这些类型的同位素可以统一写为B+kQ，其中k＝1、2、3等等。事实上，在一个示例中，第二目标物质只俘获一个中子。在另一个示例中，第二目标物质俘获两个、三个或四个中子。在又一个示例中，第二目标物质俘获多个中子。俘获的中子的数量可以与由第一目标物质产生的中子流有关。具体地，可以通过关键中子流(critical neutronflux)来调节中子的俘获。例如，关键中子流可以在1014至1020中子每cm2每秒之间。
为了使产生中子和俘获中子的结合过程有效率，中子产生率优选地足够高，以使得能量增益率(定义为输出功率除以输入功率)超过1。
根据本发明构思，提供了一种用于产生能量的方法。通过使第一目标物质进入共振态，使得第一目标物质可以产生中子。由第一目标物质进行的中子产生，以及由第二目标物质进行的中子俘获的共同工作从而产生输出能量。第二目标物质中的材料可以转变为低能态，借此产生能量。例如，58Ni可以通过俘获两个中子而偏移为60Ni。
另外，可以加热第一目标物质。可以通过加热设备提供热量。经恰当地设计的加热设备可以产生使第一目标物质进入共振态的波。中子散裂和中子俘获结合的方法可以这样实施：在燃料中保持关键温度，并且满足共振准则(resonance criteria)。后文将进一步描述共振准则。
中子产生的过程需要比中子俘获提供的能量输出更低的能量输入。具体地，可以放出辐射形式的能量。例如，可以释放光子，其特征为具有动量p，或能量W＝|p|·c。因此，本发明的方法可以用作产生能量的局部步骤。例如，所提供的过量能量可以用于操作蒸汽涡轮机以产生电力。
使用中子俘获的另一个优点是，由于中子不具有电荷，所以中子可以更容易地进入原子核。事实上，由于需要穿透原子核的库仑势垒，因此涉及例如质子的带电粒子的过程需要高得多的能量以提供核聚变。
而且，借助于本发明的方法，提供了一种用于产生能量的更受控的方法。事实上，通过调整外部能量可以容易地控制中子产生的速率，而通过调整EM输入辐射的强度和波频组成可以更容易地控制中子产生的速率。中子产生的速率与EM输入辐射的功率和/或强度和波频直接相关。
下文中将会解释与第一目标物质和第二目标物质相关的梯度力的概念。如下文将阐述的，梯度力可以由EM波穿入任何聚集态中的物质而产生。
在等离子体物理中，公知有质动力(ponderomotive)为时间平均非线性力的有效描述，其在非均匀振荡EM场存在的情况下作用于包括带电粒子的介质上。时间平均有质动力的基础是EM波将能量和动量传递至物质。
在五种可能的有质动力效应中，在弱磁化或无磁场梯度的环境中，米勒力(Millerforce)和亚伯拉罕力(Abraham force)被认为是最强的。然而，取决于加热方法，不能排除磁场梯度力的效应。另外，由气体粒子碰撞引起的巴尔洛力(Barlow force)也可能影响该系统的动力学。
在此考虑的总体上产生有质动力加速的力是米勒力，或等效的，梯度力。
在固体导体可以视为等离子体(或固态等离子体)的假设下，可以应用梯度力迫(forcing)的概念。出于两个原因，选择类比阿尔芬波(Alfvén waves)而导出固体中的梯度力。首先，因为在所有状态(即，等离子态，气态，液态和固态)的等离子体中均已观测到阿尔芬波。其次，因为在比共振频率更低时，阿尔芬波具有与频率无关的响应。
然而应注意，固体中通常存在阿尔芬波和其它波(例如声波)的混合。
因此，除了由在物体上的普通EM辐射压产生的力之外，还存在梯度力和相关的梯度压，其中物体可以处于任意聚集态。
可以将固体描述为包括离子和电子，而整体表现为电荷中性。由于离子质量通常比电子质量大1800倍，所以可以忽略电子质量。因此质量密度和相应的施加在等离子体上的力迫由离子质量m确定。具有频率ω的阿尔芬波在笛卡尔坐标系中沿着k＝(0,0,k)的磁场线传播，并且具有线性偏振。下列表达式用于液体中由阿尔芬波支配的纵向梯度力(以CGS单位制)：
其中，e是基本电荷，Ω是回旋共振频率。方波电场E2在z方向的空间梯度决定了力的大小。注意等式(1)在ω2＝Ω2具有奇点。另外，梯度力对于ω2<Ω2是吸引的，而对于ω2>Ω2是排斥的。因此，ω2<Ω2的低频阿尔芬波将带电粒子吸引向波源，而ω2>Ω2的高频阿尔芬波排斥粒子。可能直觉地认为低频的吸引是错误的。然而，这明确地对于等离子体成立，并且对于中性的固态物质已在实验上及理论上得到了验证。除了具有这种在波共振时的两个相对方向的力的改变，由于e2因子，梯度力与粒子的电荷的符号无关。这表明正离子和电子所受的力指向同一方向。
注意中性物质可以是液态、气态、等离子态或固态。因为中性物质在原子的和原子核的层面构成电荷，所以可以将原子振荡(例如布朗运动)和原子间振动认为是“基础频率”。因此EM波的电场项应当以与影响由强磁场约束的等离子体相同的方式，影响由例如范德华力约束的原子“介质”。
对非磁化的中性介质，类推表明波能量可以穿过非磁化的中性介质，这是因为梯度力整体地作用于原子的质子和电子。
对于例如ω2＜＜Ω2的低频波，由于可以忽略ω，所以等式(1)中的表达式可以简化。此时，无论原子的结构和质量如何，力均变为弱吸引性的。
然而，接近共振频率ω2＝Ω2时，梯度力非线性地增大。等离子体物理中的共振频率与内在流体性质有关，所述性质例如等离子体密度，粒子质量，粒子惯性和磁场。可以声明，除了还涉及力学的和原子间的范德华约束力外，同样情况也适用于固态物质。
通过类推，假设辐照中性流体/固体的EM波是线性偏振的，由具有辐射电场E的线性偏振的EM波施加在质量为ma的单个粒子/原子上的梯度力变为：
具体地，该表达式可以对第一目标物质成立。除了我们现在引入了共振频率Ωa之外，表达式(2)中的理论的梯度力与频率的关系与在表达式(1)中相似。共振频率Ωa可以是任意聚集态(例如固态、液态、气态或等离子态)的物质的共振频率。对于比共振更低的整个频率范围(即对于ω2<(Ωa)2)，梯度力再次是吸引的。而在共振之上(ω2>(Ωa)2)时，力是排斥的。在频率远低于共振时，ω2＜＜(Ωa)2，梯度力与波频率无关，并且以下表达式成立：
如果物质处于固态聚集态，共振频率可以写作Ωa＝c/a，其中a为原子间距，c为介质中的局部光速。在这种情况下，我们对于ω2＜＜(Ωa)2得到近似表达式：
在此，力取决于材料常数ξ(a,ma)，以及传播入物质的方波电场E2的空间梯度。波能量可以转变为热量和/或动能。波吸引由E2的空间梯度决定，所述空间梯度可以写为微商δΕ2/δz，其中δΕ2是E2在微分作用长度δz上的微分。现在，材料常数ξ(a,ma)，梯度δΕ2/δz以及横波电场E决定施加在物体中的单个原子上的梯度力。注意原子间距a限定了约束力(或张力)，类似于磁场控制等离子体移动。系数a可以是限定共振的参数。可以存在其它的限定共振的参数。
更一般的，表达式Ωa＝u/a中的u与EM波在介质中的局部速度(例如声速，离子声波波速)相关。
表达式(4)导出的解析解已经证实为与卡文迪许真空实验的实验结果吻合良好。
对于第一目标物质或第二目标物质，可以从上述等式(4)获得梯度力的以下表达式：
此处K(a,ma)是第一目标物质和/或第二目标物质的特征属性。特征属性可以是对应的原子质量，原子数和原子间距等。
当输入EM辐射的输入功率变强时，梯度力会变强。例如，在低频率范围ω2＜＜(Ωa)2中的梯度力直接与输入EM辐射的输入功率成比例。
如上文提到的，固体中可能产生亚伯拉罕力。通过类比等离子体，在这种情况下，纵向亚伯拉罕力可以描述为其与方波电场的时间变化成比例。cA是阿尔芬波速，B是磁场。正号和负号分别对应于与磁场B的方向平行或反向平行的波的传播。对于E的快速变化和/或弱磁场，亚伯拉罕力可以很大。弱磁场可以与低回旋共振频率相关，其可以得到低的中子产生率。相反，亚伯拉罕力的优点是可以通过EM场的快速变向来促进加热。另外，亚伯拉罕力可以在反应器中保持纵向聚焦。
等离子体中的EM波会导致吸引的事实并不显然。磁流体动力波(MHD波)是其中等离子体和磁场表现出相互振荡的流体中的一类波，所述等离子体被认为“冻结”在磁场中。在空间单向磁场中，等离子体共振频率(而非波的传播方向(+z方向))决定力的方向。由Ω＝eB/mc，我们对ω2＜＜Ω2的低频波有：这表明在非常低的频率下在具有常量B的均匀介质中，所述力是常量，并且与波频率无关，所述力与EM波的强度的梯度成比例。因为波强度在相互作用(向物质施加力)中减小，所以该力的方向与波的传播方向相反。
MHD波的概念源于等离子体的流体描述。MHD波由磁化等离子体中的磁张力支配。磁张力越强，波的群速度和梯度力越弱。相似地，固态等离子体中的MHD波由其介电性质和原子间张力支配。气态磁化等离子体中的局部共振频率由离子回旋频率决定，而包括原子的中性固体和中性气体中的局部共振频率却没那么显然。然而，如已经提及的，梯度力是电荷中性的，这表明在正的带电粒子(质子)和负的带电粒子(电子)上的力指向相同方向。与等离子体中的MHD波类比是有用的，这是因为理想MHD意味着物质中没有粒子输运本身。相反，物质受到由波能量的局部释放产生的力迫，其以波电场的空间梯度为特征。为了根据本发明的方法建立中子俘获，需要散裂核子(例如7Li或D)和高产量的中子俘获核子(例如58Ni或40Ca)的某种混合。在这种核反应过程中，根据环境，可能发生其它状态转换，例如电子俘获。然而，通过适当的系统设计，这种过程可以对预计输出能量影响微小。
根据燃料温度和波共振，在混合7Li-58Ni或7Li-40Ca目标中的中子产生率可以达到这样一种状态，其中由中子俘获导致的输出功率实质上超过输入功率。
除了加热反应器之外，来自中子俘获的超出功率也可以加强散裂率。后者可以通过加强向反应器的EM辐射的输入功率而实现。另外，接近共振的波能量可以进一步提高散裂率。因为中子散裂与中子俘获过程58Ni—>60Ni之间的理论比率可以在1.4(对7Li而言)与3.6(对氘而言)之间变化，所以仅凭外部驱动的中子散裂仅可以达到上述增益。然而，与中子俘获相关联的超出能量可以反馈至中子产生过程并且导致进一步增强的散裂率。这种内在的由中子俘获驱动的散裂过程，可以额外地提高能量增益。例如，与直接驱动过程相比，能量增益可以提高大约一个量级。考虑到上文所解释的梯度力的两个相对方向的力的改变，必须避免过度的加热或使波频率接近上述共振。否则，系统可能由于梯度力排斥而崩溃。
随后，将描述本发明构思的各种实施方案。
根据一个实施方案，EM辐射输入能量源自于包括至少一个共振频率模式的EM辐射，所述共振频率模式被包括在频率区间(frequency interval)中。EM辐射输入能量也可以包括宽的谐波频谱，其中EM辐射包括多个频率，所述频率的谐波接近至少一个共振频率模式。使第一目标物质暴露在具有共振频率模式的EM辐射中，该动作可以使第一目标物质进入接近但低于共振的状态。
共振频率可以是机械共振频率。或者，共振频率可以是EM波共振频率。
共振频率可以与第一目标物质的聚集态相关。具体地，可以存在一个固态的第一目标物质的共振频率，一个气态的第一目标物质的共振频率，以及另一个等离子态的第一目标物质的共振频率。
优选地，共振频率模式是接近关键共振频率的频率。这可以是共振的准则。关键共振频率可以是梯度力变得发散的频率和/或梯度力改变方向的频率。
以示例的方式，如果共振频率与关键共振频率的比率在0.8与0.999之间，或更优选地在0.9与0.99之间，可以认为共振频率接近关键共振频率。
而且，共振频率模式优选地是比上述关键共振频率更小的频率。这可以是共振的准则。如同上文所指出的，并将在下文描述的，比关键共振频率更小的共振频率可以导致燃料的收缩。
重要地，共振频率模式可以是频率区间中任意位置的频率。然而，产生的中子的数量可以取决于所使用的共振频率模式。
频率区间可以从较低的频率延伸至关键共振频率。例如，外部的波形发生器可以提供第一共振频率模式和第二共振频率模式，其中第一共振频率模式比第二共振频率模式更接近关键共振频率。通过将第一目标物质暴露在具有第一共振频率模式的EM辐射输入能量中，可以比将第一目标物质暴露在具有第二共振频率模式的EM辐射输入能量中产生更多的中子。另外，提高的输入功率也可以提高中子产生率。
因此，优选地，波能量传递是共振能量传递。然而，波能量传递也可以是非共振能量传递。共振能量传递指EM辐射的频率被包括在接近关键共振频率的频率区间中。
所述至少一个共振频率模式可以包括多个单一共振频率。这可以是共振的准则。例如，共振频率ω可以产生多个共振频率2·ω、3·ω、4·ω、5·ω等。
可以将共振频率模式选择为，使得相关能量等于或大于在第一目标物质中产生中子散裂的阈值能量。
以示例的方式，当共振频率模式接近关键共振频率时，梯度力可以具有10-5N与1N之间的强度。而在另一示例中，梯度力可以具有0.01N和0.1N之间的强度。而显然同样可以考虑其它强度。
中子产生率可以取决于梯度力强度，燃料温度和共振频率中的至少一个。
在第一示例中，与7Li的气体/等离子体相关的关键共振频率是Ωa＝1.3·1016Hz。而Ωa基于波长原子间距a＝1.1·10-8m，所述波以光速(c)传播。
在第二示例中，7Li+的关键共振频率是Ωa＝7.9·1013Hz，其为对应的气体/等离子体的离子声波共振。该气体/等离子体中的平均原子间距是a＝1.1·10-9m。
在第三示例中，D+的对应的氘气体/等离子体的离子声波的关键频率和平均原子间距分别是Ωa＝1.3·1013Hz和a＝6.1·10-9m。
根据一个实施方案，至少一个共振频率模式与第一目标物质的原子间距相关。对于第一目标物质的给定部分，原子可以排列为三维晶格。如果第一目标物质包括数种同位素，所述部分可以涉及一种特定的具有固定晶格结构的同位素。在晶格的x，y，z方向的原子间距可以分别写为ax，ay和az。显然，一般来说，原子间距ax，ay和az可以是不同的，并且取决于具体的晶格类型。
共振频率模式ωi可以通过关系式ωi＝ui/ai而与原子间距ai相关，其中ui为常量并且i＝x，y或z。常量ui具有速度或速率的单位，即[ui]＝L·T-1，其中L和T分别是长度参数和时间参数。常量ui可以是速度在特定方向的分量或者速度的模。在第一非限定性示例中，常量ui是第一目标物质的一部分的音速。所述音速可以是离子音速。在第二和第三非限定性示例中，常量ui是第一目标物质的一部分的等离子体波速uw。
根据一个实施方案，所述至少一个共振频率模式是第一目标物质的气体或等离子体共振频率模式，表征第一目标物质的磁化和/或非磁化等离子体共振，或所述第二目标物质的固体/液体/气体/等离子体共振频率模式。
根据一个实施方案，所述方法进一步包括使第一目标物质进入等离子态。事实上，梯度力迫在第一目标物质的等离子态中可以是占支配地位的。
根据一个实施方案，所述方法进一步包括使第一目标物质从固态进入液态。所述方法可以进一步包括使第一目标物质从液态进入气态。而且，所述方法可以进一步包括使第一目标物质从气态进入等离子态。
根据一个实施方案，第二目标物质以细颗粒粉末(低温态)保持在固态。
根据一个实施方案，所述方法进一步包括使第二目标物质进入液态或气态。
根据一个实施方案，所述方法进一步包括加热第一目标物质和第二目标物质中的至少一个。通过本实施方案，可以产生更多的中子。事实上，更热的燃料可以通过梯度力而受到压缩，这对中子产生和中子俘获都是有利的。
根据一个实施方案，通过感应加热而提供加热。感应加热可以是二相(phase)感应加热或三相感应加热。本实施方案的优点在于燃料的加热可以通过不必与燃料进行物理接触的加热设备而实施。相反，加热可以通过感应产生的涡电流而实现，这意味着燃料中的电阻加热。加热也可以通过燃料中的磁滞损耗而实现。
如上文提到的，梯度力的另一个影响是热物质可以吸引冷物质。例如，当中子释放或发射后，第一目标物质可以变得更冷。因此，第一目标物质可以被吸引至第二目标物质。具体地，第一目标物质可以被吸引向第二目标物质的核心。
甚至当第一目标物质受到具有远低于关键共振的频率的EM辐射辐照时，对燃料的加热可以对燃料的核心具有影响。燃料高温可以导致梯度力核心收缩以及对周围粒子的吸引。无论物质的聚集态如何，接近共振的波加热可以导致实质性的力迫。积累的共振力迫可以最终达到第一目标物质的裂变/散裂能量。
第一目标物质的加热，蒸发和电离可以仅凭高的核心的温度而在反应器中导致中子散裂，但这种情况下生产率将会很低。在共振频率附近，该力可以高大约数个数量级。
可以设想数个共振，每个共振与其相对应的聚集态相关。考虑EM力迫的功率，EM力迫将在中性气体中也占支配地位。具体地，这在电离率超过0.01％的环境中成立。因此，可以将散裂过程作为由等离子体共振支配的过程进行对待。第一目标(锂和氘离子)的电离率是电离与复合(recombination)的平衡。复合意指离子变回中性。为了在密集气体环境中保持高电离率，需要超出的EM力迫。
根据一个实施方案，EM辐射输入能量以方波信号或正弦波信号的形式提供。方波信号包括多个谐波，即频率模式。具体地，方波信号可以包括至少一个共振频率模式。同样可以设想其它类型的信号。具体地，非正弦波可以是优选的。例如，可以提供锯齿信号。另外，可以提供不规则的信号。
根据一个实施方案，方法进一步包括，在EM辐射输出功率的产生在功率阈值之上的条件下，通过使第一目标物质暴露在EM辐射维持能量中而保持EM辐射输出能量的产生。该实施方案的优点是一旦EM辐射输出能量产生为在功率阈值之上，可以通过将维持能量输入至第一目标物质而产生额外的EM辐射输出能量。具体地，这可以在逐渐停止加热的同时实现。另外，可以在加热已经完全停止时保持维持能量。维持能量可以由与上述加热装置分离的来源供应。
在一个示例中，第一目标物质仅暴露至EM维持能量。具体地，没有例如外部加热的对第一目标物质的加热。在另一个示例中，第一目标物质既暴露至加热也暴露至EM维持能量。
根据替选的实施方案，所述方法进一步包括，在中子的产生在阈值之上的条件下，通过使第一目标物质暴露在EM辐射维持能量中而保持EM辐射输出能量的产生。
为了重复进行，节约并且节省能量的方法可以是在低功率输入下进行中子俘获过程。在高功率下达到第一中子俘获准稳态时，接近共振频率但低于共振频率而工作的低功率高频EM波源可以接替，从而导致第二准稳态。在此，第二准稳态意指需要更少的输入功率来保持中子俘获过程，由此保持能量产生。接近关键共振的低功率高频率波足以从主要由内部加热保持的温度基线提升中子散裂率。
在达到所期望的输出功率后，反应器能够以不变的、几乎自维持的功率输出运行，所述功率输出通过来自波源的微小修正输入而得到调整。波源可以是低功率高频率波源。除了具有对于中子俘获过程的更好的控制之外，上述过程可以控制高功率增益，并且提供反应器的可维持的运行。
根据一个实施方案，EM辐射维持能量由包括至少一个共振频率模式的EM辐射提供，所述共振频率模式包括在频率区间中。
根据一个实施方案，EM辐射维持能量借助于波源而提供。波源，或波形发生器，可以是EM波源。在非限定性的示例中，波源是放电电极。通过波源，能够以更受控的方式提供维持能量。另外，可能需要低功率以保持中子的产生。事实上，通过波源，可以在减小的功率下保持稳定的工作。相比通过结合的加热和EM辐射输入能量而提供的功率，减小的功率可以是相当可观的。
根据一个实施方案，方法可以包括用于深空探测器的轻重量热电发电机的工作。在低功率保持模式下运行的源单元能够长期(大于30年)运行，其需要很少的目标物质。比起其它解决方案，优点在于不需要放射性元素来提供能量产生。
根据替选的实施方案，本方法可以进一步包括通过产生的EM辐射能量输出而驱动涡轮机，并且通过涡轮机而产生电力。所述涡轮机可以是蒸汽涡轮机。
注意上述的方法的步骤，或其任何实施方案，不需要按照以上公开的确切顺序实施。
根据本发明的第二个方面，提供一种用于产生能量的装置，其包括：用于产生EM辐射输入能量的源单位，第一目标物质，以及第二目标物质。所述源单元设置为将所述第一目标物质暴露在EM辐射输入能量中，而经由波共振使所述第一目标物质进入更高的能量态，从而在所述第一目标物质中产生第一同位素偏移，以及产生由所述第一同位素偏移得到的中子；并且由所述第二目标物质俘获所述中子，从而在所述第二目标物质中产生第二同位素偏移以及电磁辐射输出能量。
本发明的第二方面的细节和优点大体类似于参考上文所述的本发明的第一方面的细节和优点。
根据一个实施方案，所述装置进一步包括用于产生磁场和/或电场的EM源单元。在非限定性的示例中，EM源单元和用于产生EM辐射输入能量的源单元是同一个。
根据一个实施方案，所述装置进一步包括用于容纳第一目标物质和第二目标物质的燃料容器。燃料容器可以包括吸收辐射和/或吸收中子的材料。具体地，燃料容器可以包括吸收软辐射和/或吸收热中子的材料。燃料容器可以包括陶瓷材料。所述陶瓷材料可以包括氧化铝。
根据一个实施方案，燃料容器是压力室。通过压力室，能够以改进的方式调整并且控制燃料容器中的反应器燃料压力。例如，当第一目标物质从固态进入气态时，第一目标物质的体积可以变大，因此增大了燃料容器中的压力。可以通过连接至压力室的通气系统而控制该压力。通气系统也可以用于将第一目标物质以气态形式和/或液态形式供应至反应器。
根据一个实施方案，第一目标物质和第二目标物质是混合的。第一目标物质和第二目标物质可以成比例地混合，使得第一目标物质的量和第二目标物质的量适于产生更大量的中子。通过混合的目标物质，能够以稳定的方式维持装置的长期工作。可以在预定的增益水平上提供稳定性。
在第一非限定性示例中，第一目标物质和第二目标物质中的至少一个设置为颗粒的形式。在第二非限定性示例中，第二目标物质设置为网的形式。在第三非限定性示例中，第二目标物质设置为线或纤维的形式。
一般而言，除非本文另有明确定义，权利要求中使用的所有术语应根据其在本领域中的普通意义解释。除非另有明确表述，所有提到的“[元素、设备、部件、手段、步骤等]”应开放地解释为指示所述元素、设备、部件、手段、步骤等的至少一个事例。
附图说明
通过以下本发明的优选实施方案的说明性和非限定性的详细描述，并且参考附图，可以更好地理解本发明的上述以及其它的目的、特征和优点；所述附图中相同的标记用于相似的元件，其中：
图1是根据本发明构思的实施方案的装置的示意性截面视图。
图2是图1中装置的示意性侧视图。
图3是显示本发明方法的实施方案的流程图。
图4是显示根据图3流程图的维持能量产生的步骤的流程图。
图5是7Li和58Ni装置的功率随时间变化的模拟图。
图6是D和58Ni装置的功率随时间变化的模拟图。
具体实施方式
随后，将参考图1和图2描述本发明构思，图1和图2示意性地显示根据本发明构思的实施方案的装置100。图1是装置100的截面视图，而图2是沿着图1中A-A线的侧视图。
装置100可以称为反应器圆筒，或简称为反应器，并且装置100包括腔室110，感应线圈组120，燃料容器130和侧部组140。
腔室110是陶瓷圆筒，其形成装置100的外侧边界并且包围感应线圈组120和燃料容器130。腔室110具有圆形截面。另外，腔室110与侧部组140紧密装配。
感应线圈组120围绕燃料容器130而以扭曲的形态对称地设置。因此，提供了向装置100的反应器中央的几何聚焦。感应线圈组120包括至少一个感应线圈。第一导线122连接至感应线圈组120的左端，而第二导线124连接至感应线圈组120的右端。在装置100工作时，第一导线122和第二导线124连接至为感应线圈组120供电的电源(未示出)。电源设置为使交流电通过感应线圈组120中的电磁体。
根据本实施方案，电源设置为将方波信号提供至感应线圈组120。方波信号具有固定的振幅和宽度，并且对方波信号进行选择以使得其包括至少一个共振频率模式。来自电源的信号的功率是固定的。
如图1中可以看到的，燃料容器130具有圆形截面。另外，燃料容器130由钢制成。在沿着燃料容器130的纵向部分延伸的燃料容器130的中央部分中设置有燃料200。燃料200包括第一目标物质210和第二目标物质220。最初(即在装置100的任何操作之前)，第一目标物质210包括锂-7(7Li)，并且第二目标物质220包括镍-58(58Ni)。根据本实施方案，第一目标物质210和第二目标物质220设置为颗粒的形式，并且设置为混合的。
可选地，燃料容器130可以包括用于阻挡中子的中子吸收护罩(未示出)。燃料容器130也可以包括用于阻挡辐射的辐射吸收护罩(未示出)。中子吸收护罩和/或辐射吸收护罩可以设置在燃料容器130的至少一部分上。例如，单一护罩可以形成中子吸收护罩和辐射吸收护罩。
应当理解，上述示例是非限定性的，并且第一目标物质210中可以包括其它材料，例如氘。而且，应当理解，第二目标物质220中可以包括其它材料，例如40Ca，46Ti，52Cr，64Zn，70Ge和74Se。
侧部组140包括第一侧部142和第二侧部144。侧部组140包括设置在第一侧部142和第二侧部144中的放电电极单元150。第三导线126连接至放电电极单元150的左放电电极，而第四导线128连接至放电电极单元150的右放电电极。在装置100工作时，第三导线126和第四导线128连接至为放电电极单元150供电的电源(未示出)。
根据本实施方案，放电电极单元150与燃料容器130在空间上隔开。放电电极能够以受控间隔放出持续若干纳秒的高压脉冲。脉冲的电压可以具有千伏(kV)的量级。显然，根据替选的实施方案，放电电极单元150可以在空间上与燃料容器130相连。
随后，将参考图3和图4中的流程图来描述用于产生能量的本发明方法(方框300)的实施方案。该方法在上文已描述的装置(或反应器圆筒)100中实施。
首先，在燃料容器130中设置燃料200(方框310)。燃料200包括第一目标物质210和第二目标物质220，所述第一目标物质210和第二目标物质220分别包括7Li和58Ni。更具体地，燃料200包括与58Ni混合的7Li。7Li和58Ni都设置为固体形式。
随后，如同上文已描述那样，通过感应线圈组120而利用EM辐射辐照燃料200(方框320)。因此，第一目标物质210首先成为气态，以及部分电离的状态，且之后通过波共振而进入高能态。更具体地，EM辐射包括频率接近关键共振频率但低于关键共振频率的至少一个共振频率模式。关键共振频率是由EM辐射引发的梯度力变得奇异的频率。在上述发明内容部分中已经详细描述了梯度力的特征。具体地，已解释了梯度力在低于关键共振频率和高于关键共振频率时作用在不同的方向上。所述方向可以彼此相反。具体地，在低于关键共振频率时，梯度力的作用使燃料200中的物质收缩。
EM辐射的辐照逐渐地增强至固定的输入功率。
感应线圈组120引发燃料200的进一步加热(方框330)。应注意，结合的中央放电通道和感应加热的几何聚焦给出在燃料200上的增强的辐射能量沉积(deposition)。
几何聚焦可以根据装置100的尺寸成比例变化。在非限定性的示例中，根据聚焦几何，装置100中的几何聚焦能够以2至6的因数放大在聚焦点处的辐射。因此，对于第一目标物质和第二目标物质，可以放大梯度力与输入功率的比。注意在这种情况下，力的值是对于远小于共振的波长而言的。
随着燃料200升温，第一目标物质210成为气态，并且随后电离而进入等离子态。另外，第二目标物质220会保持在固态或液态形式。事实上，得益于相对低的沸点1342℃，锂可以更容易地转变为等离子态。这点对氘也成立。在另一方面，镍的相对高的沸点2913℃意味着，至少在更长的时间段中，镍会保持在固态或气态形式。
放电电极单元150将反应器圆筒100中的气体电离并且对其加热。反应器圆筒100两端处的放电电极150在反应器圆筒中形成放电通道，由此燃料容器130中的燃料200可以保持预定的电离状态。
因此预期燃料混合物中的7Li将超过其沸腾温度，从而增大放电管中的7Li气体/离子丰度。相反，58Ni会在过高温度下保持为固态或熔化的形式，成为反应器中主要的梯度力吸引物。这种情况的一个原因是，第一目标物质210(其在本实施方案中包括7Li)由于燃料容器130中的高温而蒸发并且电离，而且迅速地散布在燃料容器130中。在另一方面，第二目标物质220(其在本实施方案中包括镍)由于中子俘获过程而逐渐成为燃料容器130中最热的物体。因此，第二目标物质220会是装置100中最强的吸引物。第二目标物质220的高熔点阻碍了第二目标物质220的蒸发。因此，第二目标物质220可以在更长的时间段内留存，并且可以因此吸引周围的气体和/或等离子体。
除了加热，结合的感应辐射和放电辐射包括很广的谐波频谱，所述谐波频谱接近关键共振频率，但低于关键共振频率。
在燃料200的加热过程中，关键共振频率逐渐变化，直至所有锂已被蒸发和/或电离的平衡态。该平衡态可以是电离与复合相平衡的状态。该平衡态可以由复合频率而决定。
随着燃料200的温度变得更高，燃料200的梯度力核收缩以及周围粒子的吸引变得更高。一旦燃料200达到第一目标物质210的裂变/散裂能量，第一目标物质210释放中子并且经历从7Li至6Li的同位素偏移。
释放的中子由第二目标物质220俘获，所述第二目标物质220经历至少一次同位素偏移。另外，在中子被俘获时，释放EM辐射输出能量。例如，第二目标物质220中的58Ni可以通过俘获两个中子而偏移至同位素60Ni，或者通过俘获四个中子而偏移至同位素62Ni。
如果由装置100产生的输出功率大于功率阈值(菱形框340)，那么装置100可以进入维持模式(方框350)。在下文参考图4解释维持模式。
如果由装置100产生的输出功率小于功率阈值(菱形框340)，那么进一步由EM辐射辐照燃料200(方框320)，并且提供额外的加热(方框330)。感应线圈组120和放电电极单元150的辐照和加热持续进行，直至通过中子俘获产生的EM辐射输出功率大于功率阈值。
根据本实施方案，当由装置100产生的EM辐射输出功率大于功率阈值时，装置100进入维持模式(方框400)。
首先，感应线圈组120的工作停止(方框410)。该停止逐渐地执行。因此，由感应线圈组120提供给燃料200的辐照和加热，特别是提供给第一目标物质210的辐照和加热结束。
随后，将第一目标物质210暴露至EM辐射维持能量(方框420)。根据本实施方案，EM辐射维持能量仅由放电电极单元150提供。因此，可以使用更小的输入功率来维持第一目标物质210的散裂(即中子释放)的过程。EM辐射维持能量优选地包括频率接近关键共振频率但低于关键共振频率的共振频率模式。另外，因为比起感应线圈组120，可以更好地控制放电电极单元150，因此可以更好地控制散裂过程。事实上，放电电极单元150可以提供更精确的频率。具体地，对放电电极单元150的更好的控制意味着可以更好地控制功率输出。
由于维持中子俘获以及能量产生的过程需要更少的输入功率，因此装置100的这种状态可以称为准稳态(quasi-steady state，QSS)。事实上，小的输入功率可以产生大的功率增益。
在装置100(或等效的，反应器)工作期间，特别是在所述准稳态下，装置100内产生的净功率通过装置100的辐射损失(即从装置100表面(例如从腔室110)发射出的功率)而平衡。如下文将进一步阐述的，从表面发射出的功率可以用于操作设备。
7Li和58Ni的外部加热将最多使第一目标物质210中的中子散裂以及第二目标物质220中的中子俘获达到理论QSS程度。出于说明的目的，并且基于经典的热交换问题，可以用以下函数描述由组合装置100产生的功率增长：
P(t)＝P0(1-exp(-t/t0))
此处，P0是QSS功率，即：Preactor＝Pemitted＝P0，应注意这是理想化的QSS。现实中，该过程可以随时间变化，例如涉及其它元素的中子俘获，或者涉及主要同位素随时间的逐渐“退化(degradation)”，例如58Ni变为60Ni再变为62Ni。后者表明，内部过程在很大程度上驱动QSS。由中子俘获产生的内部加热可以提高第一目标物质210中的散裂率以及第二目标物质220中的中子俘获率，使得能量增益率超过通过外部加热所可能达到的能量增益率。最终，内部加热可以成为装置100中的过程中的主要驱动者。因此，定义为输出功率除以输入功率的增益率，可以按照大的因数放大。在非限定性的示例中，该因数可以在3或20之间，或者在5与10之间。作为以上过程的后果，可以达到新的QSS。
据此，重要的问题是提供合适的反应器设计，以及用于保持和/或承受反应器壁温度的材料。
因此，通过由中子俘获产生的内部加热以及额外地来自放电电极单元150的共振波功率的微小输入，散裂过程可以最终成为几乎自维持的。这可以得到仅需要微小功率输入的高效反应过程。
可选地，装置100进一步包括阻挡装置(未示出)，所述阻挡装置配置为，一旦装置100已到达准稳态，便终止中子的产生。通过阻挡装置，可以通过降低中子的产生率而停止或缓和能量产生。当功率输出比所期望的更大时，可以缓和能量产生。阻挡装置可以配置在燃料容器130的中央附近。阻挡装置可以包括中子吸收材料，所述中子吸收材料可以插入燃料容器130中以用于阻挡已从第一目标物质210释放的中子。在非限定性的示例中，中子吸收材料可以是氙-135或钐-149。
上述能量产生可以持续进行，直到燃料200的固定部分已转变为消耗后的燃料，或直到输出功率降低至低输出功率以下。在此，消耗后的燃料意指，最初包括7Li的第一目标物质已转变为同位素6Li，和/或最初包括58Ni的第二目标物质已转变为其它的镍同位素，例如58Ni或62Ni。
一旦初始燃料200已转变为消耗后的燃料，装置100可以装填新的燃料200。可选地，新燃料的装填可以在初始燃料200消耗完之前，按照固定的时间间隔进行。根据替选的实施方案，可以持续注入液态或气态的氘。
上述装置100可以被包括在用于产生电力的发电站(未示出)中。发电站可以包括装置100，本领域技术人员已知的蒸汽涡轮机以及用于产生电力的额外装备。可以通过使用来自装置100的输出功率而产生电力。
具体地，上述方法可以是在发电站中用于产生电力的方法的一部分。所述产生电力的方法可以包括用于产生电力的另外的步骤。
可以理解，来自装置100的输出功率可以用于操作多种设备。在非限定性的示例中，所述设备可以是斯特林马达，蒸汽马达等。在装置100与所述设备之间可以设置有热交换器。
另外，两个或更多个装置100可以设置为串联或并联的，从而提供更多的输出功率。
图5是展示了不同工作阶段(A)-(D)的7Li和58Ni设备的功率随时间变化的模拟图。(A)第一目标物质初始气化和电离阶段。(B)通向第一准稳态的过渡阶段。(C)外部加热器逐渐停止，与温度反馈外部EM波发射(接近共振)结合的阶段。(D)在第二级准稳态工作的温度反馈外部EM波的阶段，其特征为提升10-50倍的功率增益。(1)气化/电离功率。(2)感应线圈输入功率。(3)用于获得第二级准稳态的维持波功率。(4)产生的反应器功率。(5)超出功率(裂变所产生的散裂)。
图6是如同图5一样展示了响应阶段的D和58Ni设备的功率随时间变化的模拟图。注意D-58Ni设备一般比7Li-58Ni效率高大约三倍，其能在更低的外部功率和波功率输入下工作。
本发明主要参考数个实施方案而在上文进行描述。然而，正如本领域技术人员所理解的，上文披露的实施方案以外的实施方案同样可能在由随附权利要求所限定的本发明的范围之内。具体地，第一目标物质和第二目标物质的具体选择不应被视为限定性的，而只是代表示例性的目标物质。例如，第一目标物质可以包括氘，或7Li与氘的混合；第二目标物质可以包括40Ca，46Ti，52Cr，64Zn，58Ni，70Ge或74Se，或这些同位素的两种或更多种的混合。

Claims (16)

1.一种用于产生能量的方法，其包括：
通过将第一目标物质暴露在电磁辐射输入能量中，而经由波共振使所述第一目标物质进入更高的能量态，从而在所述第一目标物质中产生第一同位素偏移，以及产生由所述第一同位素偏移得到的中子；
通过第二目标物质俘获所述中子，从而在所述第二目标物质中产生第二同位素偏移以及电磁辐射输出能量；
其中，在产生的电磁辐射输出功率高于功率阈值的条件下，通过将所述第一目标物质暴露在电磁辐射维持能量下而维持所述电磁辐射输出能量的产生。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电磁辐射输入能量由包括处于频率区间中的至少一个共振频率模式的电磁辐射提供。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个共振频率模式与所述第一目标物质的原子间距相关。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述至少一个共振频率模式是所述第一目标物质的气体或等离子体共振频率模式，表征所述第一目标物质的磁化和/或非磁化等离子体的等离子体共振，或所述第二目标物质的固体/液体/气体/等离子体共振频率模式。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的方法，其进一步包括加热所述第一目标物质和所述第二目标物质中的至少一个。
6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的方法，其中，所述电磁辐射输入能量以方波信号或正弦波信号的形式提供。
7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的方法，其中，所述电磁辐射维持能量由包括处于频率区间中的至少一个共振频率模式的电磁辐射提供。
8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的方法，其中，所述电磁辐射维持能量通过波源而提供。
9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的方法，其进一步包括提供包括催化材料的第三目标物质。
10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的方法，其进一步包括使所述第一目标物质进入等离子态。
11.一种用于产生能量的装置，其包括：
源单元，其用于产生电磁辐射输入能量，
第一目标物质(210)，
第二目标物质(220)，
燃料容器(130)，其用于容纳所述第一目标物质和所述第二目标物质，
其中，所述源单元设置为将所述第一目标物质暴露在电磁辐射输入能量中，而经由波共振使所述第一目标物质进入更高的能量态，从而在所述第一目标物质中产生第一同位素偏移，以及产生由所述第一同位素偏移得到的中子；由所述第二目标物质俘获所述中子，从而在所述第二目标物质中产生第二同位素偏移以及电磁辐射输出能量。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述燃料容器是压力室。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的装置，其中，所述第一目标物质和所述第二目标物质是混合的。
14.根据权利要求11至权利要求13中任一项所述的装置，其中所述源单元包括感应线圈组(120)。
15.根据权利要求11至权利要求14中任一项所述的装置，其进一步包括放电电极单元(150)。
16.一种用于产生能量的方法，其包括：
通过将第一目标物质暴露在电磁辐射输入能量中，而经由波共振使所述第一目标物质进入更高的能量态，从而在所述第一目标物质中产生第一同位素偏移，以及产生由所述第一同位素偏移得到的中子；
由第二目标物质俘获所述中子，从而在所述第二目标物质中产生第二同位素偏移以及电磁辐射输出能量；
其中，所述电磁辐射输入能量以方波信号或正弦波信号的形式提供。
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