CN113362969A - 多冲程核聚变方法及核聚变反应堆 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种多冲程核聚变方法及核聚变反应堆。包括：S1、对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管进行充电；S2、根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管感应，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环；S3、由多冲程核聚变反应堆的极向磁场线圈推动两个初始等离子体电流环在赤道面进行融合，形成一个等离子体电流环，使周围的磁场发生重联；S4、根据磁场重联迅速加热等离子体，使等离子体达到聚变反应温度，产生聚变反应；S5、重复S1至S4，使多冲程核聚变反应堆周期性产生聚变反应。本申请实施例通过磁场重联加热等离子体达到聚变反映温度，无需昂贵的辅助加热系统，单个核聚变反应堆的成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及高能物理技术领域，具体涉及一种多冲程核聚变方法及核聚变反应堆。
背景技术
聚变能具有安全环保、储量几乎无限等优点，被认为是人类最理想的终极能源，也是人类星际旅行唯一可以依赖的能源。
目前，聚变能的主要实现途径托卡马克利用多组线圈，基于变压器的原理，实现启动并加热等离子体、驱动电流以维持等离子体平衡和约束等离子体等功能。
然而，托卡马克发展至今，其简洁高效的优势已经被各种复杂的辅助加热和电流驱动手段(中性束、毫米波和射频波等)大幅削弱。在几乎所有大中型托卡马克装置上，辅助加热和电流驱动系统都占据了比托卡马克主机(真空室和磁场线圈)大得多的空间和成本。托卡马克等离子体的高参数运行几乎完全依赖于中性束、毫米波或射频波加热与电流驱动系统，极大地提高了托卡马克的复杂度和技术难度，且复杂的辅助加热系统使得托卡马克聚变反应堆的建造成本较高。
发明内容
由于现有方法存在上述问题，本申请实施例提供一种多冲程核聚变方法及核聚变反应堆。
具体的，本申请实施例提供了以下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种多冲程核聚变方法，包括：
S1、对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管进行充电，将电源的能量转换为所述螺线管的磁场储能；
S2、根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管感应，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环；
S3、由多冲程核聚变反应堆的极向磁场线圈推动两个初始等离子体电流环在赤道面进行融合，形成一个等离子体电流环，使所述等离子体电流环周围的磁场发生重联；
S4、根据磁场重联迅速加热等离子体，使所述等离子体达到聚变反应温度，产生聚变反应；
其中，在两个初始等离子体电流环融合过程中，所述螺线管的磁场储能转换为等离子体电流环的磁能；
S5、重复上述步骤S1至S4，使所述多冲程核聚变反应堆周期性产生聚变反应。
可选的，还包括：
通过多冲程核聚变反应堆中的螺线管电流反向增长，驱动等离子体电流，维持聚变平衡，并由聚变反应产生的阿尔法粒子接替磁场重联加热所述等离子体，维持聚变反应，直至所述螺线管的全部磁场储能耗尽；
当所述螺线管电流达到反向最大值时，所述等离子体开始降温并衰退，所述螺线管和所述极向磁场线圈回归初始状态，聚变反应结束。
可选的，所述根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管感应，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环，包括：
降低多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管电流，使多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管周围产生环向电场；
根据所述多冲程核聚变反应堆顶部和底部的环向电场击穿气体，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环。
可选的，所述对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管进行充电，包括：
对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管从零电流充电至正向电流最大容许值。
可选的，所述由多冲程核聚变反应堆的极向磁场线圈推动两个初始等离子体电流环在赤道面进行融合，形成一个等离子体电流环，包括：
根据位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的极向磁场线圈通电后产生的磁场作用，推动位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环向赤道面运动，融合形成一个等离子体电流环。
可选的，所述根据磁场重联迅速加热等离子体，使所述等离子体达到聚变反应温度，从而产生聚变反应，包括：
根据磁场重联，使两个初始等离子体电流环的磁能突然释放并转化为等离子体的动能和热能，从而迅速加热等离子体，使所述等离子温度上升，产生聚变反应。
第二方面，本申请实施例提供一种多冲程聚变反应堆，包括：螺线管、环向磁场线圈、极向磁场线圈和等离子体腔室；
其中，所述等离子体腔室中心为一根由多根螺线管组成的中心柱，所述螺线管由欧姆磁场线圈均匀环绕形成；所述环向磁场线圈和所述极向磁场线圈包括多个绕组，且所述环向磁场线圈的多个绕组纵向均匀环绕所述等离子体腔室，所述极向磁场线圈的多个绕组横向均匀环绕所述等离子体腔室。
可选的，所述螺线管用于通过电流变化，使多冲程核聚变反应堆顶部和底部产生两个初始等离子体电流环。
可选的，所述极向磁场线圈用于通过磁场作用推动位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环向赤道面运动，融合形成一个等离子体电流环，产生聚变反应。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的多冲程核聚变方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的多冲程核聚变方法。
由上面技术方案可知，本申请实施例提供的多冲程核聚变反应方法，利用高温超导线圈产生的强磁场实现良好的约束和稳定性，并可以使等离子体环的磁重联高效率(接近90％)地加热等离子体以及驱动电流，无需额外的辅助加热系统。此外，在整个循环过程中，只有螺线管和极向磁场线圈电流波形产生周期性改变，最主要的超导环向磁场线圈电流并不改变，持续维持环向磁场。因此，整个装置的周期性应力不大，仅分布在螺线管附近。
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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的多冲程核聚变方法的流程图；
图2是本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆在运行过程中的示意图之一；
图3是本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆在运行过程中的示意图之二；
图4是本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆在运行过程中的示意图之三；
图5是本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆在运行过程中的示意图之四；
图6是本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆在运行过程中的示意图之五；
图7是本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆在运行过程中的示意图之六；
图8是本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆在运行过程中的示意图之七；
图9是本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆在运行过程中的示意图之八；
图10是本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆在运行过程中的示意图之九；
图11是本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆的关键参数随时间演化波形示意图；
图12是本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆的结构示意图；
图13是基于国际热核聚变实验堆ITER参数托卡马克的聚变电站的示意图；
图14是本申请实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，托卡马克等离子体的高参数运行几乎完全依赖于中性束、毫米波或射频波加热与电流驱动系统。这些系统的发展极大地推动了等离子体物理和聚变研究的发展，但同时也极大地提高了托卡马克的复杂度和技术难度。例如，大功率负离子源中性束系统和大功率毫米波系统具有非常高的技术门槛；大功率射频波的耦合也面临各种科学和工程问题。更加值得关注的是，聚变能源的经济性也受到它们的严重影响：复杂的辅助加热系统不仅会极大地提高托卡马克聚变反应堆的建造成本，还会因为中性束和射频波系统的能量利用效率(只有不到50％的电能最终转换为等离子体内能)等原因，限制托卡马克聚变反应堆的Q值(输出功率与输入功率之比)。如图13所示，大功率中性束注入器、回旋管和射频功率源从电网消耗的电功率(159MW)与聚变堆的发电功率(200MW)接近，导致以ITER参数为基础的聚变电站虽然有400MW的聚变功率，但几乎不能对外输出电力(厂内耗电也有几十MW)。
由此可见，现有的大中型托卡马克装置的辅助加热和电流驱动系统技术复杂，建设和运行成本高。如何无需昂贵的辅助加热系统，实现更加稳定的核聚变功率输出，成为亟需解决的问题。为解决该问题，本申请实施例提供了一种多冲程核聚变反应方法，利用高温超导线圈产生的强磁场实现良好的约束和稳定性，并可以使等离子体环的磁重联高效率(接近90％)地加热等离子体以及驱动电流，无需额外的辅助加热系统。此外，在整个循环过程中，只有螺线管和极向磁场线圈电流波形产生周期性改变，最主要的超导环向磁场线圈电流并不改变，持续维持环向磁场。因此，整个装置的周期性应力不大，仅分布在螺线管附近。本申请实施无需射频波、毫米波或中性束等规模庞大、效率不高、造价昂贵的等离子体辅助加热系统，结构十分简洁，经济性非常突出。
下面对本申请进行具体说明：
如图1所示，本申请实施例提供的多冲程核聚变反应的流程图，图11是本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆的关键参数随时间演化波形示意图，下面结合图1和图11对本申请实施例提供的多冲程核聚变方法进行详细解释和说明。
如图1所示，本申请实施例提供的一种多冲程核聚变方法，包括：
步骤S1：对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管进行充电，将电源的能量转换为所述螺线管的磁场储能；
在本步骤中，如图2所示，多冲程核聚变反应堆工作循环开始时(第一“冲程”)，所有螺线管都从0电流充电至正向电流最大容许值，电源的能量转为螺线管的磁场储能。
步骤S2：根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管感应，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环；
在本步骤中，如图3所示，进入第二个“冲程”，多冲程核聚变反应堆顶/底部的螺线管电流快速下降，感应出很强的环向电场，击穿气体，产生上下两个等离子体电流环。如图4所示，更多的螺线管电流开始下降，并驱动电流爬升。
步骤S3：由多冲程核聚变反应堆的极向磁场线圈推动两个初始等离子体电流环在赤道面进行融合，形成一个等离子体电流环，使所述等离子体电流环周围的磁场发生重联；
在本步骤中，如图5所示，多个螺线管感应驱动等离子体环电流至1MA甚至更高。同时，极向磁场线圈推动两个等离子体环向赤道面运动。等离子体环电流相互吸引，发生形变。在此阶段，螺线管的磁场储能大部分转化为等离子体电流环的磁能，少部分转化为等离子体的内能。此过程与托卡马克的欧姆放电无异，等离子体温度只能提升到1keV左右，等离子体的热能受到电阻率的降低而无法进一步提升。但磁能不受限制，并且由于等离子体电阻率的不断降低，等离子体环容易爬升至大电流。
步骤S4：根据磁场重联迅速加热等离子体，使所述等离子体达到聚变反应温度，产生聚变反应；
其中，在两个初始等离子体电流环融合过程中，所述螺线管的磁场储能转换为等离子体电流环的磁能。
在本步骤中，如图6所示，进入第三“冲程”，两个等离子体环融合，等离子体环周围的磁场发生重联。如图7所示，磁重联带来的激波、电流片等效应显著加热等离子体，离子温度迅速上升至10keV以上，达到聚变反应条件，产生聚变反应。
步骤S5、重复上述步骤S1至S4，使所述多冲程核聚变反应堆周期性产生聚变反应。
需要说明的是，本申请实施例提供的多冲程核聚变方法在应用中可形成一种类似四冲程内燃机的工作模式，以一定频率周期性重复对外输出能量。由于这种形式的聚变反应堆体积紧凑、无需昂贵的辅助加热系统，单个聚变堆的成本很低。如果需要更加稳定的功率输出，可以像多缸内燃机一样，并列建设3到4个相同的反应堆，在获得稳定的功率输出的同时，仍然保证良好的经济性。由上述技术方案可知，本申请实施例提供的多冲程核聚变方法，利用高温超导线圈产生的强磁场实现良好的约束和稳定性，并可以使等离子体环的磁重联高效率(接近90％)地加热等离子体以及驱动电流，无需额外的辅助加热系统。此外，在整个循环过程中，只有螺线管和极向磁场线圈电流波形产生周期性改变，最主要的超导环向磁场线圈电流并不改变，持续维持环向磁场。因此，整个装置的周期性应力不大，仅分布在螺线管附近。
基于上述实施例的内容，在本实施例中，在所述产生聚变反应后，还包括：
通过多冲程核聚变反应堆中的螺线管电流反向增长，驱动等离子体电流，维持聚变平衡，并由聚变反应产生的阿尔法粒子接替磁场重联加热所述等离子体，维持聚变反应，直至所述螺线管的全部磁场储能耗尽；
当所述螺线管电流达到反向最大值时，所述等离子体开始降温并衰退，所述螺线管和所述极向磁场线圈回归初始状态，聚变反应结束。
在本实施例中，如图8所示，螺线管电流继续反向增长，驱动等离子体电流维持平衡。此时聚变反应继续，并释放出大量能量。如图9所示，此时为第四“冲程”阶段，螺线管电流到达反向最大值，环向电场不能维持，等离子体开始降温并衰退，最终等离子体消失，螺线管、极向磁场线圈回归初始状态，线圈电源准备开启下一循环，如图10所示。
基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管感应，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环，包括：
降低多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管电流，使多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管周围产生环向电场；
根据所述多冲程核聚变反应堆顶部和底部的环向电场击穿气体，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环。
在本实施例中，需要对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管1进行充电，以使将电源的能量转换为螺线管的磁场储能，进而根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管1感应，产生两个位于冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环。具体的，通过降低多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管电流，使多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管周围产生环向电场，从而根据所述多冲程核聚变反应堆顶部和底部的环向电场击穿气体，产生两个位于冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环。
基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管进行充电，包括：
对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管从零电流充电至正向电流最大容许值。
基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述由多冲程核聚变反应堆的极向磁场线圈推动两个初始等离子体电流环在赤道面进行融合，形成一个等离子体电流环，包括：
根据位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的极向磁场线圈通电后产生的磁场作用，推动位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环向赤道面运动，融合形成一个等离子体电流环。
基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述根据磁场重联迅速加热等离子体，使所述等离子体达到聚变反应温度，从而产生聚变反应，包括：
根据磁场重联，使两个初始等离子体电流环的磁能突然释放并转化为等离子体的动能和热能，从而迅速加热等离子体，使所述等离子温度上升，产生聚变反应。
基于相同的发明构思，本申请另一实施例提供了一种多冲程核聚变反应堆。如图12所示，本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆的结构示意图，所述多冲程核聚变反应堆包括：螺线管1、环向磁场线圈2、极向磁场线圈3和等离子体腔室4；
其中，所述等离子体腔室4中心为一根由多段螺线管1组成的中心柱，所述螺线管1由欧姆磁场线圈均匀环绕形成；所述环向磁场线圈2和所述极向磁场线圈3包括多个绕组，且所述环向磁场线圈2的多个绕组纵向均匀环绕所述等离子体腔室4，所述极向磁场线圈3的多个绕组横向均匀环绕所述等离子体腔室4。
在本实施例中，需要说明的是，所述多冲程核聚变反应堆的工作原理为：通过多冲程核聚变反应堆的极向磁场线圈推动两个初始等离子体电流环在赤道面进行融合，形成一个等离子体电流环，使等离子体电流环周围的磁场发生重联，从而根据磁场重联迅速加热等离子体，使所述等离子体达到聚变反应温度，产生聚变反应。本申请实施例用等离子体环的磁重联高效率(接近90％)地加热等离子体并驱动电流，几乎不需要辅助加热系统，结构简洁，经济性非常突出。
在本实施例中，需要说明的是，磁重联加热是一种在实验室和天体等离子体中被广泛观察到现象，日本TS-3/4和英国START/MAST/ST40等装置的研究结果表明，磁重联加热具有相当高的效率(50％-90％)，转移给等离子体的能量正比于重联磁场的储能，也即融合前等离子体电流的平方。
由上面技术方案可知，本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆包括螺线管、环向磁场线圈、极向磁场线圈和等离子体腔室。其中，等离子体腔室中心为一根由多段螺线管组成的中心柱，螺线管由欧姆磁场线圈均匀环绕形成；环向磁场线圈和极向磁场线圈包括多个绕组，且环向磁场线圈的多个绕组纵向均匀环绕等离子体腔室，极向磁场线圈的多个绕组横向均匀环绕等离子体腔室。本申请实施例提供的多冲程核聚变反应堆体积紧凑、无需昂贵的辅助加热系统，且单个核聚变反应堆的成本较低。
基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述螺线管1用于通过电流变化，使多冲程核聚变反应堆顶部和底部产生两个初始等离子体电流环。
在本实施例中，需要对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管1进行充电，以使将电源的能量转换为螺线管的磁场储能，进而根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管1感应，产生两个位于冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环。具体的，通过降低多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管电流，使多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管周围产生环向电场，从而根据所述多冲程核聚变反应堆顶部和底部的环向电场击穿气体，产生两个位于冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环。
基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述极向磁场线圈3用于通过磁场作用推动位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环向赤道面运动，融合形成一个等离子体电流环，产生聚变反应。
在本实施例中，需要说明的是，根据位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的极向磁场线圈通电后产生的磁场作用，推动位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环向赤道面运动，融合形成一个等离子体电流环。
基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述螺线管还具体用于：
在所述产生聚变反应后，通过多冲程核聚变反应堆中的螺线管电流反向增长，驱动等离子体电流，维持聚变平衡，并由聚变反应产生的阿尔法粒子接替磁场重联加热所述等离子体，维持聚变反应，直至所述螺线管的全部磁场储能耗尽；
当所述螺线管电流达到反向最大值时，所述等离子体开始降温并衰退，所述螺线管和所述极向磁场线圈回归初始状态，聚变反应结束。
在本实施例中，在产生聚变反应后，螺线管1内的电流继续反向增长，驱动等离子体电流维持平衡，聚变反应继续，释放出大量能量。当螺线管1电流到达反向最大值，环向电场不能维持，等离子体开始降温并衰退，最终等离子体消失，螺线1管、极向磁场线圈3回归初始状态，线圈电源准备开启下一循环。
基于上述实施例的内容，在本实施例中，还包括：热交换器5；所述热交换器5呈波纹形态贴合于所述等离子体腔室4，其用于减轻所述等离子体在融合过程中带来的周期性热负荷。
在本实施例中，需要说明的是，等离子体周期性产生并加热会带来周期性的热负荷，因此，通过同步调节热交换器5内的冷却水流速来保持较小的温度波动，显著减轻热应力。
基于相同的发明构思，本申请又一实施例提供了一种电子设备，参见图14所述电子设备的结构示意图，具体包括如下内容：处理器1401、存储器1402、通信接口1403和通信总线1404；
其中，所述处理器1401、存储器1402、通信接口1403通过所述通信总线1404完成相互间的通信；所述通信接口1403用于实现各设备之间的信息传输；
所述处理器1401用于调用所述存储器1402中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种多冲程核聚变方法的全部步骤，例如：对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管进行充电，将电源的能量转换为所述螺线管的磁场储能；根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管感应，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环；由多冲程核聚变反应堆的极向磁场线圈推动两个初始等离子体电流环在赤道面进行融合，形成一个等离子体电流环，使所述等离子体电流环周围的磁场发生重联；根据磁场重联迅速加热等离子体，使所述等离子体达到聚变反应温度，产生聚变反应；其中，在两个初始等离子体电流环融合过程中，所述螺线管的磁场储能转换为等离子体电流环的磁能。
基于相同的发明构思，本发明又一实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述一种多冲程核聚变方法的全部步骤，例如：对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管进行充电，将电源的能量转换为所述螺线管的磁场储能；根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管感应，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环；由多冲程核聚变反应堆的极向磁场线圈推动两个初始等离子体电流环在赤道面进行融合，形成一个等离子体电流环，使所述等离子体电流环周围的磁场发生重联；根据磁场重联迅速加热等离子体，使所述等离子体达到聚变反应温度，产生聚变反应；其中，在两个初始等离子体电流环融合过程中，所述螺线管的磁场储能转换为等离子体电流环的磁能。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的多冲程核聚变方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种多冲程核聚变方法，其特征在于，包括：
S1、对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管进行充电，将电源的能量转换为所述螺线管的磁场储能；
S2、根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管感应，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环；
S3、由多冲程核聚变反应堆的极向磁场线圈推动两个初始等离子体电流环在赤道面进行融合，形成一个等离子体电流环，使所述等离子体电流环周围的磁场发生重联；
S4、根据磁场重联迅速加热等离子体，使所述等离子体达到聚变反应温度，产生聚变反应；
其中，在两个初始等离子体电流环融合过程中，所述螺线管的磁场储能转换为等离子体电流环的磁能；
S5、重复上述步骤S1至S4，使所述多冲程核聚变反应堆周期性产生聚变反应。
2.根据权利要求1所述的多冲程核聚变方法，其特征在于，在所述产生聚变反应后，还包括：
通过多冲程核聚变反应堆中的螺线管电流反向增长，驱动等离子体电流，维持聚变平衡，并由聚变反应产生的阿尔法粒子接替磁场重联加热所述等离子体，维持聚变反应，直至所述螺线管的全部磁场储能耗尽；
当所述螺线管电流达到反向最大值时，所述等离子体开始降温并衰退，所述螺线管和所述极向磁场线圈回归初始状态，聚变反应结束。
3.根据权利要求1所述的多冲程核聚变方法，其特征在于，所述根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管感应，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环，包括：
降低多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管电流，使多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管周围产生环向电场；
根据所述多冲程核聚变反应堆顶部和底部的环向电场击穿气体，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环。
4.根据权利要求1所述的多冲程核聚变方法，其特征在于，所述对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管进行充电，包括：
对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管从零电流充电至正向电流最大容许值。
5.根据权利要求1所述的多冲程核聚变方法，其特征在于，所述由多冲程核聚变反应堆的极向磁场线圈推动两个初始等离子体电流环在赤道面进行融合，形成一个等离子体电流环，包括：
根据位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的极向磁场线圈通电后产生的磁场作用，推动位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环向赤道面运动，融合形成一个等离子体电流环。
6.根据权利要求1所述的多冲程核聚变方法，其特征在于，所述根据磁场重联迅速加热等离子体，使所述等离子体达到聚变反应温度，从而产生聚变反应，包括：
根据磁场重联，使两个初始等离子体电流环的磁能突然释放并转化为等离子体的动能和热能，从而迅速加热等离子体，使所述等离子温度上升，产生聚变反应。
7.一种多冲程核聚变反应堆，其特征在于，包括：螺线管、环向磁场线圈、极向磁场线圈和等离子体腔室；
其中，所述等离子体腔室中心为一根由多段螺线管组成的中心柱，所述螺线管由欧姆磁场线圈均匀环绕形成；所述环向磁场线圈和所述极向磁场线圈包括多个绕组，且所述环向磁场线圈的多个绕组纵向均匀环绕所述等离子体腔室，所述极向磁场线圈的多个绕组横向均匀环绕所述等离子体腔室。
8.根据权利要求7所述的多冲程核聚变反应堆，其特征在于，所述极向磁场线圈用于通过磁场作用推动位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环向赤道面运动，融合形成一个等离子体电流环，产生聚变反应。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任一项所述多冲程核聚变方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述多冲程核聚变方法的步骤。
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