CN1141492A - 核弹爆炸的能量回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明是核弹爆炸的能量回收方法，属于全新领域。为解决受控热核聚变的试验方法费用过高、效率过低，以及解决各种核弹爆炸的能量回收问题，因而提出。如果用于中子弹爆炸的能量回收，可成为受控热核聚变的经济实用的新方法。设想的最佳方式是用一个球形容器，上半部充满烟雾气，下半部充满水，把中子弹送入容器中心，使之爆炸，那么容器内的流体就起到保护容器不受破坏的作用，然后把能量导出并用于发电。

Description

核弹爆炸的能量回收方法

本发明属于核弹爆炸的能量回收方法。这是一个全新的领域。是用于受控热核聚变、中子弹爆炸试验、核弹爆炸试验、销毁核弹、销毁核废料的方法。

受控热核聚变已存在许多研究途径，但是都远远没达到实用阶段。现在试验中已实现受控热核聚变的，有“托卡马克装置”和“激光点火装置”。前者属于磁约束方式，后者属于惯性约束方式。

托卡马克装置需要用极强磁场约束被电流加热的聚变燃料，在若干亿度高温下保持若干秒，使燃料聚变。存在问题是使用的设备过于昂贵，技术条件过于严格，而且昂贵的设备非常靠近聚变燃料，聚变时要遭受强大中子流的轰击，使用寿命不长，代价极高。聚变的功率相对于代价来说很低。距离经济实用还很遥远。

激光点火装置要同时使许多激光光束从全方位照射一个聚变燃料小球，使之在极短时间内达到超高温和超高压，达到聚变条件并发生聚变。存在问题是消耗功率过高(约10¹⁴瓦)，而聚变的功率又非常低，每次只能引爆极微量的聚变燃料。距离经济实用还很遥远。

现有技术中还存在不受控制的热核聚变的方法，技术上比较成熟，已用于军事试验。首先是氢弹的爆炸。现在又出现了中子弹，即小型氢弹。由于采取了加强初始中子源和加强达到裂变燃料实体的中子反射流等方法，使其中的小型起爆用原子弹在裂变燃料的总质量远低于临界质量的条件下，也能爆炸，从而制出爆炸规模只有10³吨TNT当量的小型氢弹，就是中子弹。但是目前，中子弹只用在军事试验中，一般人认为是无法控制的。

同理，原子弹的爆炸也被认为是能量无法回收的。大量因保持和平及技术过时而无法使用的原子弹，以及只适合制造原子弹的核废料，其销毁和处置是现有技术能做到的，但存在问题是非常昂贵，而且不能担保长时期后不出新问题。

本发明的目的是在目前世界上存在的技术条件和经济条件下，为了使受控热核聚变尽早达到经济实用的目的，提出一种可回收核弹爆炸的能量的方法，作为受控热核聚变的一种新方法，并期望以此成为一种原子能和平利用和解决能源短缺的经济实用方法。也作为中子弹爆炸试验时降低成本的一种方法。同理，也可用于以爆炸方式销毁原子弹和核废料的经济实用方法。

本发明的要点在于使用一个容器，其内膛充满流体，把核弹送入容器内部，使之在容器内部爆炸，然后回收爆炸的能量。使用的全套设备属于原子能动力装置的新型式。如果接连不断送入同规格的中子弹到上述容器的内部，并使之爆炸和回收能量，就可用于发电，使该设备成为采用受控热核聚变的原子能发电厂，以解决能源短缺。同样，根据本发明的方法，也可用爆炸并回收能量的方式处理任何种类的核弹，达到本发明的目的。

本发明的优点在于，使用无需保持强度和结构的流体，把正在爆炸的核弹和包容核弹的容器内壁隔开，保护了该容器不受破坏(冲击波、高热、中子流、热辐射和其它辐射等破坏性因素，都被气体和液体吸收了大部分，达到容器内壁已大大缓和)。并且使爆炸能量基本上被封闭在全套设备之内，以便用于发电。

本发明的实施可采取多种具体方式。只要符合本发明的权利要求书所阐明的那种形式，都属于本发明的实施例。现在能设想到的最佳实施例，如下所述，是一个特大型发电厂的原子反应的控制装置。

使用最小型的中子弹。目前技术可做到的是1×10³吨TNT当量的，就以此为设想依据。使用的包容核弹爆炸的容器为一个球形容器，内膛为球形，内球直径90～100米，内部气压200～220大气压(中子弹爆炸之前)，壁厚约9米，钢质，要耗用含碳0.3％左右的钢218万吨到262万吨，在现场制造。其余设备大多与现有的原子能发电厂的相应设备类似，也有类似化工厂相应设备的设备，全部属于现有技术已做到的。所有设备的总和是一种原子能动力装置的新型式，并属于现有技术可制造的。

球形容器的内膛中，下半部是水，上半部是200～220大气压(中子弹爆炸之前)的烟雾气。烟雾气的主要成分是去除氧气的空气，也就是含有无腐蚀性杂质的氮气。同时加入足量的磷作为烟雾剂，使其不透明，可阻止中子弹的热辐射对容器内壁的破坏。磷的微粒也弥散在下半部的水中，起到与前者相同的作用。

如果是连续引爆中子弹进行发电，每次中子弹爆炸之前，球形容器内膛中流体的平均温度应是300℃～320℃。

本例中，中子弹是从球形容器的内膛顶端送入内膛的球形中心并同时引爆的。送入并引爆中子弹的过程如下(两个主要步骤)：

第一步，安装船式外壳。把需送入的中子弹先送到高压气室中。高压气室在球形容器的内膛顶端之外的接近位置，温度为恒定的室温，室中气体的成分为氮气，气压与球形容器的内膛相同。用机器人在这里给中子弹套上大容积薄壁的铝外壳(外形为流线形，尾部有小孔，即船式外壳)，装成了带船式外壳的中子弹。船式外壳的主要设计要求之一是：如果船式外壳的尾部朝上，带船式外壳的中子弹可以浮在比重相等于球形容器中的过热水的液体之上。

第二步，送入球形容器内膛中心，并立即引爆。机器人把带船式外壳的中子弹推入一个特殊的管道中，此时这个管道与球形容器内膛之间的通道是关闭状态。这个管道的出口方向与球形容器内膛之间的通道构成直线，直指球形容器内膛的顶端，也直指球形容器内膛的球形中心(方向为准确的球径方向)。此时船式外壳的尾部朝正上方，其头部直指球形容器内膛中心。然后，开放这个管道与球形容器内膛之间的通道。接着，一个专用机械用特定的机械力撞击船式外壳尾部，同时引爆中子弹(这在现有技术中不难做到，此处从略)。这样就使带船式外壳的中子弹迅速进入球形容器的内膛。由于是从温度低处进入温度高处，船式外壳内的气体压力升高(刚装上时其气压与内膛中相同)，气体就从船式外壳尾部小孔中喷出，因而推动带船式外壳的中子弹克服阻力而迅速下降。送入并引爆中子弹的过程就此结束了。以后的过程是等待聚变的大爆炸和聚变的大爆炸之后回收能量的过程。

送入并引爆中子弹之后，带船式外壳的中子弹迅速到达球形容器内膛的球心。如果偏离球心在5米以内，是允许的。因送入中子弹是按固定程序准确执行的，容易符合要求。带船式外壳的中子弹到达上述位置后就浮在过热水的水面上。接着中子弹中心的小型起爆用原子弹就爆炸了，再过若干秒才出现聚变的大爆炸。

聚变的大爆炸开始后，球形容器内的压力和温度突然升高。冲击波大多被气体所吸收，而热能大多被水所吸收。中子的放射能很快就大部分转变成了热能。聚变的大爆炸刚开始，位于球形容器底部的闸门就自动冲开，高压、高温、高流速的水流和气流一下子冲向汽轮机组，使之发电。由于爆炸的冲击波过于猛烈，要采用庞大的飞轮组来吸收一时用不完的动能，大约要使用20～30万吨低价钢材制作飞轮组。当爆炸平静下来后，由于在球形容器冲向汽轮机组的回路中有一个过热水贮存库，能够保证不间断和控制流量地放出过热蒸气以供汽轮机组发电。

爆炸平静下来之后，球形容器内的温度和压力逐渐降低，耗尽了动能和可用热能的水和烟雾气在推动了汽轮机组之后，又被泵回球形容器内。球形容器内的水和气体的总量、温度、压力都恢复到中子弹起爆前的水平(但不要求这几项参数十分准确)。这时可以立刻送入并引爆下一个中子弹了。以上是中子弹爆炸的能量回收方法体现在本例的自始至终的主要过程。

本例可用较简单的方式不断清除爆炸产物(具体方式从略)。因为内膛的流体中如果含有少量爆炸产物不会显著影响工作状态，而含有多量的爆炸产物是易于清除的。在不断地清除和不断引爆中子弹的过程中，爆炸产物在球形容器中的含量可保持在允许范围内。一次接一次的中子弹爆炸会使球形容器中的水具有越来越强的放射性，这正适合核工业使用(并且是制造中子弹的主要原料之一)，并非废物，但到一定时候要予以更换。没参加反应的裂变和聚变燃料，都是不难回收的，此处从略。

另外一些本例中必须使用的设备和方法，都是现有技术中存在的及能够做到的，此处从略。(比如对球形容器内的爆炸过程的监测等)。

本例大约每小时可引爆不少于100个中子弹。可望能量转换率不低于30％，那么本实施例的发电功率不低于1.25亿千瓦。这是一个特别大的发电厂的动力装置。如果暂时无法使用如此多的电能，就要降低引爆中子弹的频度。但是其设备规模不能因此而缩小，设备规模大体上与所用的单个中子弹的最大爆炸当量数值成正比。

如果每小时引爆100个中子弹，一年就要使用88万个。但制作中子弹的材料元素，除了已参与核反应的燃料以外，其余基本上可以循环使用，消耗量极小。用于材料中的中子，基本上也可循环使用。作为一次性消耗的燃料，消耗量极小，对现有资源贮量没什么压力。虽有如此大的发电功率，却极节约资源。这些中子弹可大批量地程序化生产，成本很易于降低。所以本实施例可做到大量生产廉价电力，适用于建造特大型发电厂。

如果将本发明的方法用于冲击波过于强大的核弹，由于需用特大规模的容器，目前的实施难度过大(用材料过多)。如果引爆核弹的频度太低，经济效益就差。应尽量使用冲击波最小的核弹，规格尽量一致，引爆要频繁，经济性才好。本发明在用于中子弹爆炸试验、核弹爆炸试验、销毁核弹、销毁核废料(用爆炸方式)的能量回收时，实施的基本形式与上所述相同，只有参数和细节不同，都是用现有技术易于实现的，此处从略。本发明的实施中所使用的任何一种包容核弹爆炸的容器，在冲击波不大于许用限额的情况下，只要核弹外壳不过分难熔和坚硬，就通用于任何种类的核弹爆炸的能量回收过程。

如果每次中子弹爆炸的TNT当量和冲击波还能进一步缩小，那么本发明的实施就更为容易了。

Claims (1)

1.一种核弹爆炸的能量回收方法。其特征在于，采用充满流体的容器，使核弹在该容器内部爆炸，然后回收爆炸的能量。