CN107742539B - 在氢化物中控制低能核反应，以及自主控制的发热模组 - Google Patents

Abstract

为发热应用而可能的对粉末、烧结或沉积的晶格(例如，镍)的处理，以及通过控制氢化物形成来在晶格中控制低能核反应(“LENR”)的方式。控制的方法及处理包括使用反应晶格，被包覆在惰性覆盖气体，例如氩，与作为反应气体的氢所组成的不可燃的混合物中。在晶格中的氢离子被变换为中子，如美国专利申请公开2007/0206715(Godes_2007)中所讨论的。氢通过晶格，与新形成的中子互动，发生放热反应。

Description

在氢化物中控制低能核反应，以及自主控制的发热模组

相关申请的参考资料

本申请主张以2013年2月26日申请，申请号为61/769,643，发明名称为“在氢化物中控制低能核反应，以及自主控制的发热模组”，发明人为罗伯E.戈德斯(RobertE.Godes)，大卫科雷娅(David Correia)及罗纳德D.格兰班(Ronald D.Gremben)的美国专利申请为优先权基础。

本申请相关于2006年12月28日申请，申请号为11/617,632，发明人为罗伯E.戈德斯，发明名称为“能量产生的设备与方法”的美国专利申请。该专利于2007年9月6日公开，公开号为2007/0206715(以下简称:戈德斯_2007)。

以上所述申请的揭露内容以引用方式并入本文中。

背景技术

本发明相关于使用氢化物晶格材料产生工业上有用的热能，如以下参考资料所示的：

·戈德斯_2007；

·美国专利公开号2011/0005506，发明名称为“实现镍与氢放热反应的方法与设备”，公开于2011年1月13日(安德烈罗西(Andrea Rossi)；美国专利申请号12/736,193，申请于2009年8月4日，以下简称:罗西_2011)；以及

·美国专利公开号2011/0249783，发明名称为“产生能量的方法及其设备”，公开于2011年10月13日(弗朗西斯科潘泰利(Francesco Piantelli)；美国专利申请号13/126,247，申请于2009年11月24日，以下简称:潘泰利_2011)。

在这个领域，戈德斯_2007描述一个据相信是在氢同位素中连续在质子中捕获电子，接着吸收中子的基础下运作的系统。潘泰利_2011描述一定量的镍在捕获了质子后变质为铜。潘泰利将商用的系统称作能源催化剂(E-Cat,Energy Catalyzer)。

发明内容

实施例透过中子的产生、捕获以及随伴转换多余的键结能成为有用的热能，提供任意使用。实施例提供对如戈德斯_2007所描述的晶格的改进的处理(这是戈德斯_2007的核心)，或是对金属晶格粉末，或是对烧结的金属晶格，或是对沉积的金属表面(例如镍)，为了放热应用而作进一步的处理，并且通过控制氢化物生成来提供改进的控制晶格中的低能核反应(“LENR”)的途径。控制和处理的方法包含晶格的使用，其可以是固体、细粉末、烧结的、或沉积物，作为反应晶格，浸没在由一种可能的惰性覆盖气体，例如氩，与作为反应气体的氢所组成的不可燃的混合物的气流中。

依据本发明实施例的热能产生装置不会产生有害的放射线而且将氢溶解在过渡金属或是合适的晶格材料中。这可能包含任何包含氢的晶格作为燃料。众所周知在合适的温度、压力及其他限制条件下，可以使氢被镍和其他过渡金属所吸收。更进一步，已知金属间氢化物在过渡金属粉末中，比在盘、线，或者其他形态的固态金属中更容易形成。尽管这样的高表面积晶格是优选的，本发明的实施例同样可使用固态晶格。

氢化物反应器包含一固体晶格，或是粉末或烧结的晶格或是沉积(例如喷涂或电镀)材料--当在本文中称“晶格”时，这些都总是被包含在内的可能性--其可以吸收氢核，一气体加载源提供被转换成中子的氢类核，一惰性载气用以控制氢核在反应晶格中的饱和平衡点，一声子能量源(例如：热，电，声)，以及一控制机构，来开始或是停止声子能量激励，和/或加载/卸载晶格材料中的反应物(称为燃料)气体。晶格转送足够的声子能量来影响质子-电子的捕获。

透过控制声子能阶以及加载和迁移轻元素核进入和穿过晶格，捕获中子所释放的能量可以被控制。选择系统的阀门在无动力时的状态可以让系统在失去能源时被动关闭，以及主动控制系统中氢化物的反应速率。进一步，如果控制系统出现故障，可以使用被动恒温器开关来强制关闭反应器。

晶格的变质，即晶格随时间而发生的不受欢迎的劣化，可被降低甚至于可能避免，如果足够大量的溶解氢离子稳定地移入晶格之中。这些氢离子以两种方式的其中之一反应：捕获电子或是捕获中子，配合新得到的中子，形成氘核、氚核或是H⁴。中子是质子捕获了电子而构成，透过吸收足够将分离的质子和电子变成中子的能量。当足够多的离子存在并在金属晶格中运动，氢离子将比晶格中存在的晶格原子核或者其他粒子有更大概率来捕获这些新构成的中子。本发明的实施例因此降低或是克服被金属晶格原子核捕获以及避免过度反应熔化了反应的晶格或是盛装反应材料的容器，不论是镍或是在戈德斯_2007，罗西_2011或是潘泰利_2011所提及的安置反应的其他物质。

这些氘核可以吸收电子变成一中子对，这个中子对很有可能被氢离子捕获变成氚核或是H⁴。然而，H⁴不稳定而且很快地(半衰期是30毫秒)放射出一个电子变成原子He⁴，因此释放出大量的声子能量。整个由氢到氦的蜕变过程可以在基质本身不变质或是劣化的情况下连续进行，因为当足够多的氢离子存在并在金属晶格中运动，新的中子或是中子群更有可能被氢离子捕获(并释放能量)，而不是被基质材料中的原子补获(如此基质就会变质)。

如下文所描述，一个系统包含有一个有高表面积的晶格材料(例如镍粉末)的封闭空间，一个气源，多个气体入口，优选地有泵系统，气体出口通道，量测设备以及一控制系统。携带气体(carrier gas)同时也是工作流体，用以将热从封闭的晶格材料带至热交换器然后再返回反应区。这个包含不同氢浓度的携带气体可以允许金属粒子安全地表现，如同液态粒子在液态床中的行为，虽然在许多的状况中，将材料液化并不是需要的。使用多孔的烧结材料或是在反应器内部表面的沉积层、不反应的基体，或是由不反应或其他反应材料所组成的粒子，来避免反应粒子的烧结或成块。

尽管在原型中使用镍，其他适合的金属有钯、钛、及钨。其他过渡金属可能也可以。相信有一些陶或陶的合金也可以使用。

使用不同氢浓度的携带气体可以控制在选定晶格上的放热反应的燃料负载以及运输。透过降低反应物气体的比率，可以避免不受控制的状况并且促进连续反应，用以提供工业上有用的热，同时将因为中子累积造成的晶格材料变质，进而导致的晶格劣化降至最低。迅速将反应物气体更换成不反应或是携带气体可以达成被动紧急状况的控制。在通常的控制中，是透过控制温度，声子内容，压力以及/或是核心中气体的流速以及反应物在气体中的浓度来达成。

在本发明中的一个方面，携带气体及循环系统提供给一个反应器，包含一个有气体入口及气体出口的反应容器，以及反应气体可以被导入的晶格。这个携带及循环系统包含一个气体路由器，包含有多个气门，包含有一个规划成携带气体气门，一个反应物气体气门，一个反应器入口气门，以及反应器返回气门，其内部连接如下：携带气体气门透过一个预开的阀门与反应器入口气门流体连接，反应物气体气门透过一个预关的阀门与反应器入口气门流体连接，以及反应器返回气门透过一个预关的阀门与反应器入口气门流体连接。这个携带及循环系统更进一步在路由器中反应器入口气门与反应器容器气体入口气门中间包含一个或多个导气管，以及在反应器容器气体出口气门与路由器的反应器返回气门之间有一个或多个导气管。

在本发明中的另一个方面，操作反应器的一个方法有赖于反应物气体与反应器内的反应晶格交互反应，包含：携带气体流过反应器，用以降低晶格中的氧化物；然后，导入反应物气体和携带气体的混合物进入反应器，因此晶格吸收反应物气体，反应物气体进一步降低氧化物；刺激晶格以在晶格中产生声子，提供能量给被晶格所吸收的反应物气体中的反应物，用以进行核子反应。

这个方法可以进一步包含一个或多个调整刺激晶格材料的程度，调整压力以及/或是导入反应器的气体混合物流，调整导入反应器的气体混合物的温度，调整导入反应器的气体混合物中反应物气体和携带气体的相对比例。

在本发明中的另一个方面,一个反应器核心包含：一个管形金属外壳；一个介电层沉积在金属外壳的内部表面的内侧；一个晶格材料层沉积在介电层内部表面的内侧。这个外壳优选地(但也不必然要)是正圆锥外壳。在一些实施例中，介电层完整地形成在外面金属壳的内部表面，同时晶格材料层完整地形成在介电层内部表面。在一些实施例中，金属外壳包含一个外部不锈钢元件以及内部铜元件。

在本发明中的另一个方面,一个反应器核心包含：一金属管；一介电层沉积在金属管的外部表面；一个晶格材料层沉积在介电层的外部表面。

在本发明中的另一个方面,一个建造反应器核心的方法包含：提供一个基底，包含排列在两个金属管中间，作为消耗品的轴心；形成一个在基底上的晶格材料层并延伸超过轴心的终端；形成一个覆盖晶格材料层的介电层，并延伸超过轴心的终端；形成一个覆盖介电层的金属层，并延伸超过轴心的终端；然后移去轴心，留下已经成型，超过轴心终端的中空的圆柱结构，圆柱结构的内部曝露的表面上排列有晶格材料。

参考附图以及本说明书的其他部分，可以更深入的了解本发明的本质及好处，但这些只是提供当作范例并不代表限制。

附图说明

图1示意出一个反应器结构中的气流控制，在本发明的一个实施例中包含两个再循环路径，没有反应器和控制系统的细节；

图2示出一个气体路由器优选的实施例，可以应用在图1的反应器中；

图3是一个反应器结构中气流控制的示意图，在本发明的一个实施例中只包含图1两个再循环路径中的第一条；

图4是一个反应器结构中气流控制的示意图，在本发明的一个实施例中只包含图1两个再循环路径中的第二条；

图5示意出图1的系统中气体供应及路由器部分进一步的细节；

图6示意出图1的系统中反应器进一步的细节；

图7A是反应器核心(包含突出末端的管)的透视图，晶格排列在管的内部表面，而反应物气体流经管；

图7B是图7A反应器核心的侧视图，示出紧接端点的区域；

图7C是图7A反应器核心的端视图；

图7D是图7A反应器核心中一个末端管的透视图；

图7E是图7B反应器核心从7E到7E这条线的剖面视图；

图7F是图7E的局部放大图；

图8A是在制造图7A中的反应器核心时使用，视为消耗品的铝轴心的透视图；

图8B是反应器核心的剖面视图，相当于图7E的剖面视图，但包括轴心；

图8C是图8B的局部放大图；以及

图9是反应器核心的剖面视图，其中晶格排列在管的外部表面，而反应物气体在管的外部流动。

具体实施方式

介绍

在本发明的实施例中控制溶在过渡金属晶格结构中的反应气体(例如氢；通常称作燃料气体或简称燃料)，用以产生工业上有用的热。晶格结构可以是自己形成的形状(例如线状，板状，管状)的固体或是烧结物质，也可以是支撑结构上的沉积物。更进一步说，晶格可以包含粉末或是烧结物质，这依赖于基座床，液化床，填充床型式所具备的支持或包容结构。

戈德斯_2007描述一个使用粉末材料产生有用的热的方法，本发明的一个实施例进一步改进流经粉末或是烧结的反应晶格材料床的反应物气体(例如氢：在戈德斯_2007的图6中，标示为“反应物来源25”)的使用。本发明的实施例中提供了一个选定的惰性携带气体(例如氦或氩)在适当的温度和压力条件，配合适当的声子激励下携带反应气体流过或流经这些材料。

系统拓扑

系统概观

图1示意出依据本发明中的一个实施例，在反应器15周围的反应器系统10中的气流控制。图中并没有示出反应器及控制系统的细节。反应器15显示在一个高的位置，并包含一个被反应器容器25所包围的核心20。核心20包含一个晶格结构20L图示为一个画有阴影线的区块以及气带有入口及出口气门的气体封闭空间20GE(或至少透过一个气门可以(动态)控制核心中的气体含量)。反应器容器25导致一个工作(能量传输)流体至少去接触核心的一部分，用以从核心中带出反应热。

举例而言，反应器容器可以是一个锅炉，而工作流体可以是在传统锅炉中被加热的水。二者择一，这个核心可以放在锅炉蒸汽管道之中或是在圆顶上，用以提供高热。这个工作流体也可以是直接热交换装置形态的电子。核心气体也可以有工作流体的功用，用以从封闭的晶格材料中传热至热交换器或转化器，并回流至反应区域。

这个反应器系统透过一个或多个气体流经反应器15来运作。气体由气源30提供，包含一个携带气源30(携带)，一个燃料气源30(燃料)，以及可选择的一个或多个工艺气体30(工艺)。气体流入及流出反应器透过带有一组气门40的气体路由器35来控制，包含一个携带气体入口气门40(携带)，一个燃料入口气门40(燃料)，一个循环入口气门40(循环)，一个路由器出口气门40(向外)，一个冲刷气门40(冲刷)，以及可选择的一个或多个工艺气体入口气门40(工艺)。燃料气体也可以被称为反应物气体。

这个系统包含从个别气源30到各自的路由器35上的气门40的路径，可以选择性地将气体导向核心。再者，一个旁路45可以让携带气体不经过路由器35，直接从携带气源30(携带)流到反应器15。离开反应器的气体会再进行循环。第一个再循环路径50让气体回到路由器35上的循环入口气门40(循环)。第二个再循环路径55让气体回到核心气体封闭区20上的入口气门。第二个再循环路径适合于被设计成使用循环对流的系统，而且，在大部分情形下，第一个再循环路径50不会用在被设计成透过第二个再循环路径55的循环对流系统中。

气源30以及气体路由器35与一组控制阀门60协同运作，包含下文会讨论的自动保险及回复结构。这些控制阀门，包含一个携带气体控制阀门60(携带)，一个燃料气体控制阀门60(燃料)，可选择的一个或多个工艺气体控制阀门60(工艺)，这些阀门分别位于气源30(携带)，30(燃料)，以及30(工艺)和路由器上对应的气体入口气门40(携带)，40(燃料)以及40(工艺)的路径中间。而且，一个旁路控制阀门60(旁路)位于旁路45上。一个检测阀门60(检测)位于第二再循环路径55，用以避免在旁路控制阀门60(旁路)开启时逆流到核心。

一个泵65控制从路由器35到反应器15的气流。在一个使用循环对流的系统，泵65或许可以被省略。一个加热器70被置于中间，用以加热进入反应器的气体到指定的最适温度。加热器70可以在正常反应器反应中使用，也可以在一开始从晶格中移除氧化物时使用，这在下文中会解释。另一个选择是将加热器70整合入核心。一个冷却器75控制离开反应器的气体温度，以避免太热损害任何下流的设备。此外，优选是将气体冷却到低于上面提及的最适温度，用以提供让加热器70调整进入反应器的气体至最适温度的自由度。而且，如上所述，冷却器可以是被连接用于设置循环对流用的对流单元。因此，冷却器的位置低于反应器的顶点。

一个压力释放阀门80位于路由器35的冲刷气门40(冲刷)，用于使用循环对流并使用第二再循环路径55的系统，一个压力释放阀门85位于冷却器75之后，有效地调整系统的最大压力。下文中将会讨论到，这个路由器配合控制阀门60以及压力阀门80以及/或者85的使用，达成系统不同的模式。

气体路由器

图2示出一个气体路由器优选的实施例，可以被应用在图1的反应器中，在图中标示为路由器35。这个气体路由器具备如图1中示出的气门，分别为携带气体入口气门40(携带)，燃料气体入口气门40(燃料)，循环入口气门40(循环)，路由器出口气门40(向外)，冲刷气门40(冲刷)以及一个或多个可选的工艺气体气门40(工艺)。路由器中包含有许多内部导管以及内部阀门90，如现在将要描述。

这个路由器的内部阀门包含一个携带气体阀门90(携带)，位于携带气体入口气门40(携带)与出口气门40(向外)之间的导管中，一个燃料阀门90(燃料)，位于燃料入口气门40(燃料)与出口气门40(向外)之间的导管中，以及一个或多个可选择的工艺气体阀门90(工艺)，位于工艺气体入口气门40(工艺)与出口气门40(向外)之间一个或多个的导管中。控制阀门90进一步包含一个检测阀门90(检测_1)以及循环阀门90(循环)位于循环入口气门40(循环)与路由器出口气门(向外)之间的导管中。检测阀门90(检测_1)是为了让流体从循环入口气门40(循环)往路由器出口气门(向外)，但不能反向。检测阀门90(检测_2)位于循环入口气门40(循环)与冲刷气门40(冲刷)之间的导管中。检测阀门90(检测_2)是为了让流体从循环入口气门40(循环)往冲刷气门40(冲刷)，但不能反向。

对于开关阀门，图1及2使用以下的绘制约定。因为电子电路语境中电路/开关的开与闭，与流体阀门语境的开与闭，有相反的定义，可能引起混肴。在讲到电路时，短路或是闭路让电流通过，而电路或开关在开路时电路不通。在讲到阀门时，关闭阀门阻断流体而开启阀门让流体通过。在图中，一个关闭的阀门以电路或是开关的开路符号来表示，称作阻断状态。相似地，一个开启的阀门以短路或是闭路符号来表示，称作转送状态。如此，流体阻断或是导通的符号就与电子电路阻断或是导通的符号一致，虽然“开”与“闭”暗示相反的意思。阀门以“开”代表允许气体通过，而以“关”代表阻断气体流通。

使用术语“预开阀门”或“预关阀门”代表在失去电力或是其他异常状况发生时，阀门的机构会致使阀门确保在开(或关)的状态。这个术语并不意味这个阀门总是在这个状态；实际上，一个预开(或预关)阀门在一些操作条件组合中，会通常被设定成关(或开)状态，或是中间的状态，而在另外一些操作条件组合中，会通常被设定成开(或关)状态，或是中间的状态。也就是说，在一般的系统操作中，这些不同的阀门有时会设成开，有时会设成关。

图1示出控制阀门60预设的状态，即，假设电力消失时(不论是设计中或意外)或是当异常状况发生时阀门的状态。图1的阀门被配置提供保全预设状态。为此，燃料气体控制阀门60(燃料)以及工艺气体控制阀门60(工艺)配置成预关(即预设为关)，而携带气体控制阀门60(携带)以及旁路控制阀门60(旁路)配置成预开(即预设为开)。

相似地，图2中示出的路由器阀门，被配置提供保全预设状态。为此，燃料气体控制阀门90(燃料)工艺气体控制阀门90(工艺)，以及控制阀门90(循环)配置成预关(即预设为关)，而携带气体控制阀门90(携带)配置成预开(即预设为开)。这个气体路由器因此预设流经核心20的气体不进入再循环的特性，而是携带气体由携带气体入口气门40(携带)流经核心，并且经过路由器冲刷气门40(冲刷)流出。如上所述，压力释放阀门80确保系统维持一个安全操作压力而检测阀门90(检测_2)则防止反应晶格被污染。

下文会更详细描述，反应器的运作开始于携带气体流入反应器15从晶格中移除游离氧的程序，接着是加入氢或工艺气体(如氨)混合并从晶格中移除氧化物。此后，燃料气体混入携带气体中启动反应，反应器流出的气体再循环进入反应器。在反应器运行产生能量期间，控制系统95将不时地决定燃料与携带气体的混合物需要更丰富(增加燃料含量)或稀释(降低燃料含量)。为了支援这个运作，在路由器35中的路由器阀门90将被控制影响路由器气门40之间的连接。

下表阐述了气体路由器的状态。

如上所述，图1示出压力释放阀门80以及85，其中压力释放阀门85用在使用第二再循环路径55的循环对流系统。虽然可以方便提供一个可选择配置使用一个或另一个再循环路径50及55的系统，也可以意图提供一个具备其一而不是两者的系统。图3及图4示出这个系统。

图3示意出反应器结构的气流控制仅包含再循环路径50(图1中的再循环路径55并不存在)。在这个结构中，可以只使用一个压力释放阀门，虽然也没有根本的原因不应该提供全部两个。这在图中被表示为围绕压力释放阀门80及85的虚线框，这个图形符号表示可以使用一个或全部两个。如果压力释放阀门80被去除，则将不需要路由器冲刷气门40(冲刷)或者包含检测阀门90(检测_2)的内部路由器通路。

图4示意出设计成在循环对流模式下运作的反应器结构中的气流控制。这个结构仅包含再循环路径55(图1中示出的再循环路径50并不存在)，而且仅包含压力释放阀门85(图1中示出的压力释放阀门80并不存在)。因为没有再循环路径50，路由器35不需要循环入口气门40(循环)或是冲刷气门40(冲刷)。更进一步，不再需要包含检测阀门90(检测_1)，循环阀门90(循环)，以及检测阀门90(检测_2)的内部路由器通路。

泵65被画上虚线围绕，表示在一般运作中并不需要。在一些状况中，提供泵会优于仅靠气源以及管线中的元件提供的压力。这些状况可能包含，举例来说，以携带气体快速洗净系统，或从核心中移除氧(下文中将会仔细描述)。

如上所述，图4的结构设计成在循环对流模式下运作。这是透过提供从顶端到底端的路径以及在回路中抽取热来实现。冷却气体将增加气体的密度，使得气体因重力而下降。同时，在气体封闭区域20GE中的气体因加热降低密度而在系统中上升，设置一个对流单元让气体在系统中循环。在这个结构，反应室应该是直立的。强迫多余的气体进入反应器会造成压力释放阀门85释放气体离开反应器，并允许改变系统中燃料对携带或者工艺气体中的浓度。

图5示意出如图1所示出的系统中气体供应器以及路由器部分进一步的细节。除了图1示出的元素之外，图中示出图1没有的元件，同时示出控制系统95。控制系统95配合箭号表示，一端连接至控制系统，另一端有一个黑圆点，表示连接至其他元件。图中也示出与控制系统连接的各个元件(连接以箭头表示，一端连接至这个个别元件，另一端有一个黑圆点，表示连接至控制系统)。从携带气源30(携带)，燃料气源30(燃料)，以及可选择的一个或多个工艺气源30(工艺)到路由器35的导管，分别装置有压力调整器100。除此之外，一个单独的压力调整器装置在从携带气源30(携带)到旁路45的路径上。

从携带气源30(携带)，燃料气源30(燃料)，以及可选择的一个或多个工艺气源30(工艺)到路由器35的导管，分别装置有质量流量控制器105，用以监视并控制流出各自气源的气体。通常不需要在旁路45中装置质量流量控制器。阀门90中的任何一个可以被关闭或切换至关的位置来关闭相对的气体供应，例如要允许让对应的质量流量控制器进行维护操作。在泵65与加热器70之间加装质量流量控制器，也可能是被希望的。

反应器

图6示意出图1的系统中反应器15及其所连接的元件的进一步的细节。特别地，声子产生器110提供声子，用以激励晶格结构20L来起始反应，而且可能提供更多的声子给晶格，用以控制反应温度低于使得晶格含有足够的声子可以无需更多从声子产生器110来的声子就可以反应的温度。

声子产生器可以提供声子使用以下一种或多种形式来激励晶格：热(例如使用电阻加热器)；超音波(例如使用音源产生连续或间歇的声子)；电磁(例如从低扩展至高频)；或电子的刺激(例如短脉冲，参考戈德斯_2007中的量子脉冲)。在戈德斯_2007中描述的电子和中子捕获机制所导致的气体的热的增加决定了回馈。

反应器15显示更多的细节。如果系统需要电流通过晶格结构20L，气体封闭区域20GE可以由石英，铝，或其他合适的介电材料所制成。此外，气体封闭区域可以由可导电的外层所构成，形成晶格与这个外面导体的传导线，用以传导电流冲击，穿过反应晶格。

温度传感器115a和115b提供核心20以及离开核心的气体的温度量测。尽管图示温度传感器115a测量晶格结构20L的温度，可以另外或更进一步量测包围晶格的气体温度或是封闭区域20GE外围表面的温度。另外的温度传感器120位于反应器的上流，用以维持离开加热器70的气体温度在最佳温度。一个氧传感器125位于再循环路径50，主要用来决定在如下文讨论的开始阶段中，何时发生足够的氧化物被移除。

图6也示出一个过程热移除元件130，热连接反应容器25和冷却器75，避免过热，但是更特别地在实际商用系统中供热。这个过程热移除元件可以包含任何商业可用的热交换器，直接热转换单元，或凝结单元。

特定的反应器实施例--内部表面的晶格

图7A示出一个搭配如上提及的传导线的反应器核心20的一个实作的透视图。这个核心有终端管135a以及136b突出于核心相对的两端。这些终端管提供流入及流出气体导管，同时提供结构支撑以及封装，更进一步作为同轴传导线中的中央电极。核心以及终端管优选是圆柱管的结构。核心在这个视图中被示出的部分是气体封闭区域20GE的外表面，而且外径大于终端管。下文中将会讨论，核心实际上是由内到外一系列在圆柱基底外表面的沉积层所构成，晶格结构20L是形成在管状气体封闭区域的内表面的圆柱层。尽管是以圆管来讨论的，其他的截面也是可能的。

图7B是反应器核心7A的侧视图，示出邻近反应器端点的区域。核心的中间部分，占据主要的长度，以中断来显示，用以让终端可以用更高的放大来显现。图7C是图7A反应器核心的端点视图。图7D是图7A反应器核心终端管135b的透视图。图7E是图7B反应器核心从7E到7E这条线的剖面视图，图7F是图7E的局部放大图。

从外至内，核心包含三个同轴层：外部金属层140，一个介电层145，部分揭露在图7A中，内层150是金属晶格材料(在本例为镍)，相当于晶格结构20L。这个终端管斜切其端面为截头圆锥形(逐渐缩小)，用以提供较窄的管孔与较宽的核心孔(以终端管的外径来定义)间的转换。晶格材料的内层150以及外面金属层140，中间以介电层145隔开，定义这些同轴传导线的电极。

图8A是提供制造图7A中的反应器核心时使用，视为消耗品的轴心155的透视图。图8B是反应器核心的剖面视图，相当于图7E的剖面视图，但包含轴心。图8C是图8B的局部放大图。在一个目前的实施例中轴心155是铝，但也可以是选择由其他合适的蚀刻材料构成。可以看出，轴心有截头圆锥形终端。

最初，在制造时，提供复合的基底结构包含一对间隔的管135，被轴心155分开。管135的终端如上所述斜切，而轴心的终端斜切，以便套进管中斜切的终端。换一种方式说，轴心的终端是突出的，而管的终端是内凹的。终端管135的外径与轴心155的外径相匹配。这些元件的孔径也相匹配，所以终端管与轴心透过在一个外径合适在终端管与轴心内滑动的杆上一起滑动，可以很简单被对齐。

其次，一个晶格材料层(例如镍)是用任何程序沉积在基底上，例如电镀或是等离子喷涂。终端管可以电镀铜，用以降低在终端管的外表面与晶格材料之间的阻抗，或是铜可以在基底被组合后沉积。轴心的外表面可以使粗糙，用以增加晶格材料的表面积。

然后，介电材料层(例如陶瓷)透过任何合适的程序沉积，例如等离子喷涂。这可能包含一层施加或激光烧结的釉。这会定义出如上所述的介电层。然后，一层金属(例如包覆不锈钢的铜)透过任何合适的程序沉积如等离子喷涂，用以形成如上所述的外面金属层140。外面金属层明显比其他层厚，因为其提供气体封闭区域20GE的结构外墙。外面金属层可以是多层结构，例如先一层铜降低阻抗，再一层较厚的不锈钢。介电层的一部分超出外面金属层，而优选是铜层从不锈钢层中超出来，但不及介电层的终端。

视为消耗品的轴心接着透过蚀刻程序移除，这必须配合轴心材料的蚀刻方式。以上形成核心的各层的程序步骤的描述可以思考插入补充的步骤，例如抛光或其他处理，用以加强各层的黏着，避免在运作时分层。在整份文件中将提供一些代表性的尺寸，但是特定的尺寸不是本发明的关键。例如，核心的长度(包含终端管)可以是24-30英寸的等级，而终端管及轴心的外径可以是1/4-1/2英寸的等级。形成核心各层结合的厚度可以是1/6-1/4英寸的等级。

因此，举例来说，核心的外径是3/8英寸以及终端管径是1/4英寸，层的厚度及材质可以阐述如下表。

层	材质	厚度(英寸)
			不锈钢管上的铜层	铜	～0.002-0.005
晶格	镍	～0.002-0.004
			介电子层	钇安定的氧化锆	～0.006-0.011
外面金属层	铜/不锈钢	～0.005/～0.038-0.048

这些尺寸只是代表。如上所述，外面金属层中，在介电子层外而在不锈钢内的铜元件，优选是延伸超出不锈钢，来提供与在不锈钢之下，组成外电极的铜的较好的电气接触。

电气连接是钳夹从脉冲产生器的输出接点到终端管之一的裸露的部分以及到外面的金属层(铜覆盖一部分裸露的介电层)。透过钳夹终止元件到该端对应的金属表面，让传导线终止在另一端。目前，使用3欧姆核心；Q脉冲产生器可以在宽广的电压及频率中使用。举例来说，频率从1赫芝到100千赫芝以及电压从1伏特到600伏特可以被考虑。

特定的反应器实施例--外部表面的晶格

图9是反应器核心的剖面视图，其中晶格排列在不锈钢管160的外部表面，而反应物气体在管的外部流动。在这里，这些层不使用会消耗的轴心，并以相反的循序制成，而晶格形成在管的外部。首先，铜层165沉积在管的全部长度上。然后一个介电层，标示为145’，被沉积，并留下铜层的终端部分被裸露。然后一个镍层，标示为150’，被沉积，并留下部分介电层被裸露。

这整个组合可以被放在一个容器内，而燃料混合物从外面流过。这个形态的组合的目的是提供Q脉冲信号的经过反应晶格/核心的干净的传导/散发。这使得系统反射Q脉冲的能量，并降低Q脉冲的效能的变化至最小。

在另一个实施例中，一个系统可以被介电容器所构成，有一个外面的传导层以及粉末状的晶格材料在里面，用以构成Q脉冲的传导线。其可以以基座床，液化床，或填充床形式装置来运作，或甚至于在运行中在这三种状态中切换。如果Q脉冲是由压电材料、激光、或甚至使用热加热源所起始的变形所提供的，外面的金属包覆可以省略。

运行以及控制

程序概观

上面讨论的系统元件提供控制的方法，使用温度，压力，以及可调整气体混合物的流量。在运行的功能模式，氢在携带气体中的比率，以及氢与携带气体的温度与压力被改变，用以启动系统，在运转模式中控制它，以及正常或即刻关闭系统。一些运作模式以高的温度以及/或者压力为特征。这个系统被配备为能够自动自我调节。

因此，如上文讨论，反应器的正常运作之前，通常是一个携带气体流入反应器15，用以从晶格中移除游离氧的程序，以及其后一个从晶格中移除氧化物的程序。在这些程序中，控制阀门60以及在路由器35内的路由器阀门90被控制，用以仅让携带气体流入核心的气体封闭区域20GE，以及通过维持关闭路由器阀门90(循环)引导气体离开气体封闭区域20GE，到路由器冲刷气门40(冲刷)。其后，控制阀门60(燃料)以及90(燃料)被开启(设定为开)，让燃料(氢)与携带气体混合，进入反应器，以及路由器阀门90(循环)被开启，让气体混合物再循环经过核心入气体封闭区域20GE。

温度传感器115a，115b，以及120用于协助判断是否需要丰富燃料(提高燃料含量)或稀释(降低燃料含量)，以及控制阀门60(携带，燃料)和90(携带，燃料)可以被控制，用以设立所要的运行条件。

移除氧

以上的概述有一定程度简化，虽然实质上是正确的。系统起始于加热过的携带气体以高温流经气体封闭区域20GE及晶格20L驱使氧化物离开系统。例如，对一镍晶格，仅用携带气体，625C等级的温度就足以开始分解氧化物。在一个两步骤程序中，移除氧化物可以在较低温度中被达成。第一个步骤是以携带气体冲刷核心，直到游离氧气被移除；第二个步骤当气体中还存在一些氢(添加燃料气体或是含氢的工艺气体例如氨)时执行去氧操作，用化学原理降低氧化物并将他们从系统中净化。

依图3的实施例，这是通过关闭路由器90(循环)实现。移除氧的阶段是在超过压力释放阀门80或85(取决于哪一个存在)的设定值的压力下实现。换句话说，程序开始于惰性携带气体以避免氢与氧达到会引起爆炸的比例。只有在这之后，氢或工艺气体才被使用从系统中移除氧。

压力释放点可以被动态控制，并可能在净化状态希望设定较低的释放点，从而系统可以运行在低于通常的能量产生状况的压力。例如，这可能是系统使用两阶段移除氧过程，运行在较低的温度。也可能希望使用两个手动设置的压力释放阀门设定在不同的水平，并置入一可控制关闭的阀门在其中设定较低压力者之前，特别是如果这两个手动压力释放阀门及一个可控制常规阀门的成本低于单独一个动态控制压力释放阀门。

检测阀门60(检测)可以被控制阀门取代，但可能希望置入一控制阀门在检测阀门60(检测)之后，并且当运行在对流模式时开启阀门以及系统使用在泵模式时关闭。

系统起始及正常运行

系统开始于使用加热器70加热气体且/或直接使用声子产生器110加热晶格20L，直到晶格材料吸收氢并可以开始产生中子和热的状态。接着电子的，磁的，压力，或声子产生信号的组合可以被供应给系统，如戈德斯_2007所描述，于可以激起电子捕捉的振幅和频率范围。虽然加热器70显示在反应区的外面并用以加热进气，加热器70可以移入反应器内部，直接加热核心，或是在反应器内置入附加的加热器。依据声子产生器110的实施，其可以提供直接加热的功能。

系统控制

在常规运行时，使用从温度传感器115a，115b，以及120的控制反馈来控制质量流量控制器105，泵90，加热器70，以及声子产生器110，系统运行在功率输入最少而功率输出最大的稳定状态。也可能希望置入更多的温度传感器。

当核心20运行在极端条件时，气体压力调整器100以及压力释放阀门85可以在系统控制下自动调整操作点。一个例子是核心位于一用于发电的锅炉中，其可能在很高的压力下运行。这允许反应晶格与热传输的媒介或末端应用之间有较低的温差，使系统维持最小的热工作机能。术语“工作机能”意指用以从系统中移除一定量的能量，核心20与反应器容器25之间所须要的温差。

反应器的工作条件被监视和控制，来促进中子的产生。氢离子在晶格中移动优先捕获这些中子。通过维持系统的最佳条件，来产生足够的供被捕获的中子，释放键结能而产生能量。依据温度传感器115a与115b测得的热，系统可以在其指令控制下，“锁定”产生所要的输出的条件。

其通过以下一个或多个动作实现：

·调整声子产生器110的操作参数，控制激励溶有氢的晶格材料的信号。

·调整核心20的压力与气体的流量，例如控制一个或多个阀门60，泵65，压力释放阀门80且/或85。

·控制在泵65及加热器70间的质量流量控制器。

·调整进入核心气体的温度，依温度传感器120所感知，并调整加热器70；以及

·通过控制个别的质量流量控制器105调整氢(气源30(燃料))对携带气体(气源30(携带))的比例。

氢的质量流量控制器及泵65也被控制以确保足够的氢流经系统，减少晶格变质到最低。因此，如上使用携带气体相关的感测与控制以及控制氢对携带气体的比率，提供为了构成实用而且工业上有用的热源所需要的控制。核心的条件被通过控制系统95根据所检测到的热生成和所须压力而自主调节，来维持低工作机能的反应器的完整。

一些操作方式可以整理如下：

·控制氢在惰性携带气体的百分比，维持中子形成反应在合适的限制和操作范围(气源30(燃料)，气源30(携带)，质量流量控制105)。

·控制供给施加压力的核心的气体流量(气体路由器35，泵65)。

·主动控制系统中的压力允许一经济上更可实施的核心20留驻于例如锅炉的高压反应器容器25中。

·这允许核心有低得多的工作机能(核心20内部与反应器容器25之间用以从系统移去一定量能量所需要的温度差)，以及允许反应晶格与热传媒介或末端应用有较低的温度差来实现高品质的发热。

·一种或多种气体再循环(再循环路径50和泵65，或再循环路径55)进入包含反应晶格20L的气体封闭区域20GE的机制降低气体及反应晶格的维护及替换至最低。

·受控的气体流从核心流入和流出提供足够的氢的流动，降低中子被基底晶格捕获，因此降低晶格因变质而劣化至最低。

参考资料

在此参考以下文件并通过引用合并于此：

结论

作为结论，可以看出本发明的实施例提供机构与技术，通过控制输入支配气体/氢的温度，浓度，流速，压力及在反应槽中的声子条件来控制反应。反应可以在任意时间通过关闭声子反应器，以及降低氢在惰性携带气体中的浓度到零以及从反应晶格流出剩余的氢，使得氢离子不足以维持反应而被终止。

这创新的带有声子控制的综合气体反应器可以从受控制的电子捕获反应(CECR：如戈德斯_2007中描述的量子融合反应)连续产生工业上有用的热。所选择晶格材料的原子核中的过渡金属与溶解在晶格氢化物溶液中的氢离子的效应。诉求的效果发生在氢的加载的一个点，该点依据氢化物粒子内及周围的温度，压力，及氢含量条件而不同。制作其他材料来运行反应也是可能的。

通过提供可变化条件激起量子变化反应，这创新的控制系统增加从晶格材料产生的热到最大，在所述反应中，当晶格材料中的离子所处位置具备足够的能量，一些在晶格材料中被吸收的氢离子捕获电子变成中子。周围的能量且/或声子产生器110的主要功能是通过热，压力，电或磁(EM)的输入供应，以供应声子的形式传输能量进入晶格，以产生正确振幅和频率的波促使限制在晶格中的氢捕获电子。

与一些现有技术系统比较，依据本发明实施例的系统更可以控制，以及可以有能力运行在明显更高的温度，压力，和更长的时间。实施例也提供不需要真空就可以移除氧和启动晶格系统的技术。这并不是意味说在某些条件下低于大气压没有帮助；无论如何，提供降低的压力增加费用和复杂度，以及产生从周围空气吸氧进入系统的风险。

虽然以上完整描述了发明的特定实施例，以上描述不应被当作定义在权利要求中发明的限制范围。

Claims (10)

1.一种反应器系统，具有：

具有内部的气体封闭区，

具有由晶格材料组成的晶格结构的反应器核心，该晶格材料可以吸收反应物气体，该晶格结构被暴露于该气体封闭区的内部；

声子产生器，提供对晶格结构的声子激励，该声子激励提供能量给被晶格所吸收的反应物气体中的反应物，用以进行核子反应；以及

耦合至气体封闭区的气体携带系统，该气体携带系统被配置提供至少该反应气体以及一惰性携带气体，依照可控比例，至气体封闭区内部，以及从气体封闭区内部接收再循环的气体。

2.如权利要求1所述的反应器系统，其中该气体携带系统包括：

气体路由器，具有接收惰性携带气体的携带气体气门，接收反应物气体的反应物体气体气门，提供输出气体至气体封闭区内部的反应器入口气门，和从气体封闭区接收再循环气体的反应器回归气门，该气体路由器具有内部的相互连接如下：

所述携带气体气门通过一预开阀门与反应器入口气门流体连通，

所述反应物气体气门通过一预关阀门与反应器入口气门流体连通，以及

所述反应器回归气门，通过一预关阀门与反应器入口气门流体连通。

3.如权利要求1所述的反应器系统，其中该气体封闭区包括可导电层，被设置使得在所述晶格结构和该可导电层之间形成传导线。

4.如权利要求1所述的反应器系统，其中该反应器核心为管状，并包括多个同轴层，包括：

金属外层；

介电层设置在所述金属外层内；及

晶格层设置在所述介电层内,晶格层由晶格材料组成，所述晶格结构包括该晶格层，

所述反应气体流过由晶格层环绕的中心同轴区域。

5.如权利要求4所述的反应器系统，其中该反应器核心为管状，并包括多个同轴层，包括：

不锈钢管；以及

设置在该不锈钢管外表面外部的晶格材料的晶格层，所述晶格结构包括该晶格层。

6.如权利要求5所述的反应器系统，其中该多个同轴层进一步包括：

设置在该不锈钢管外表面的铜层；以及

设置在铜层上的介电层，

所述晶格层被设置在介电层上。

7.如权利要求1所述的反应器系统，其中该声子产生器包括电脉冲产生器。

8.如权利要求1所述的反应器系统，其中该反应气体包括氢。

9.如权利要求8所述的反应器系统，其中该声子激励驱动氢的核反应。

10.如权利要求1所述的反应器系统，其中该晶格材料是过渡金属。

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