CN1719548A - 一种仿碟核聚变装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿碟核聚变装置,属磁约束核聚变领域,包括支座,其中所述的支座上设有球形壳体,在该球形壳体的中部外侧水平向设有一圈硅铁,硅铁上设有多组线圈,多组线圈的磁极沿硅铁交替设置,线圈通入高频电流后在球形壳体内产生高频旋转磁场;在球形壳体上设有吸热金属液进、出管道和燃料管道。本发明具有结构简单、容易实现的优点。
Description
技术领域
本发明涉及磁约束核聚变领域,尤其是指用于氘、氚可控聚变反应的一种仿碟核聚变装置。
背景技术
太阳能是一种聚变能,和其他许多恒星不断发光放出能量就是由于轻核聚变的结果。太阳巨大质量所产生的引力,把处在高温的等离子体(10^7k)约束在一起发生聚变反应。但是自然界除了太阳、恒星等引力约束核聚变外。核聚变能是一种未来最有希望和技术难度最大的一种能源,核聚变能源的开发利用,从长远观点来看可以满足人类社会长期能源的需求,地球上有含量非常丰富的聚变资源,它就是氢元素的天然同位素氘,氘一般出现在重水中,重水占海水的1/6500,所以浩瀚的大海中有许多重水,从海水中将氘分离出来是比较容易的事情。
聚变反应是两个轻原子核结合并释放出能量,许多物质都可以做聚变的燃料,但是最主要的燃料就是氢的两种同位素氘和氚。两个原子核之间存在有斥力,要发生可持续的聚变能的释放,必定要求在等离子体中有足够多的核,在一定的时间内,发生足够多的聚变反应;因此,不仅对等离子体的温度有要求,而且对其密度也有要求。劳逊(J.D.Lawson)判据就是nτ值,要使热核反应能自持地发展下去的条件,也就是使参加反应的等离子体约束在一定的体积内,并加热之足够高的温度,必须将等离子体加热到10keV以上,加热的方法有欧姆加热、高能粒子束注入加热、大功率射频波加热、绝热压缩加热以及α粒子加热等。约束的方法有两种:一种磁约束,一种惯性约束。在现有的磁约束聚变装置中,托卡马克是发展较为成熟和投资最多的一种。具有奇特旋转磁场位形的托卡马克的出现,使受控核聚变研究取得了重大的进展。自20世纪70年代起,世界范围内掀起了托卡马克的研究热潮。美、欧、日、苏建造了四个大型托卡马克,中国科学院物理所继第一台小型托卡马克CT-6于1975年投入运行后,1984年6月,又建成了中国环流1号(HL-1)。2002年12月,中国环流器2号A,在成都核工业西南物理研究院建成并投入运行。
目前,全世界有30多个国家及地区开展了核聚变研究,运行的托卡马克装置至少有几十个。托卡马克(环流器),是指带真空室的环形磁场,由于它是环形,没有端部,因此无终端处等离子体逃逸的问题,托卡马克内的磁力线是绕环的螺旋线,粒子横越磁场的漂移平均为零,因此可以约束住等离子体。绕环的螺旋线型磁力线是由套住环型器壁外面的一组环形线圈通过电流时所产生,为了使磁力线在绕环时成为螺旋线型要使环形真空室中充以稀薄的氘气。当变压器的初级线圈放电时,环形真空室相当于变压器的初级,相当与只有一匹,由于对变压器的次级放电,在环形真空室中产生等离子体,因此,就产生一个和环形磁场方向平行的环形等离子电流,这个电流对等离子体进行欧姆加热,同时这一环形电流产生一个角向磁场,叠加在由环形线圈所产生的环形磁场。但是实际只靠环向场和角向场还不足以约束住托卡马克的等离子体,这是因为由等离子体电流所产生的角向磁场在大环的外侧磁场强度要比大环的内侧的磁场强度弱,因此,带电粒子在沿环运动时在角向磁场梯度的作用下,就产生漂移,离开平衡位置而失去。为了克服带电粒子的向外漂移,维持托卡马可中等离子体的平衡,要采取两钟措施:1、利用封闭等离子体的环形铜壳中所产生的感生电流,以产生一个瞬时磁场。2、采用由外部线圈来产生垂直于环的赤道面的磁场。环流器中的欧姆加热功率也受到限制,所以在环流器中欧姆加热能达到的离子温度不超过(1-2)keV。为了要达到点火温度必须采取二次加热。
本发明的发明人通过对球形闪电这一自然界现象的深入研究,根据球形闪电的原理,提出了一种根据该原理的磁约束受控核聚变装置,可为受控核聚变提供一种新的思路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、容易实现的一种仿碟核聚变装置。
本发明的目的是这样实现的:一种仿碟核聚变装置,包括支座,其中:所述的支座上设有球形壳体,在该球形壳体的中部外侧水平向设有一圈硅铁,硅铁上设有多组线圈,多组线圈的磁极沿硅铁交替设置,线圈通入高频电流后在球形壳体内产生高频旋转磁场;在球形壳体上设有吸热金属液进、出管道和燃料管道。
本发明采用上述结构后,与目前采用的托卡马克等磁约束装置相比,不需要设置电流加热(变压器)、高能中性粒子加热等投资大、结构复杂加热装置,结构简单,而且容易实现聚变反应。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步地详细说明,但不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明一种具体实施例的结构示意图;
图2是图1的A-A向剖视图;
图3是本发明的原理示意图。
具体实施方式
如图1至图2所示,本发明的仿碟核聚变装置,包括支座1,在支座1上设有球形壳2,在该球形壳体2的中部外侧水平向设有一圈硅铁3,硅铁3上设有多组线圈4,多组线圈4的磁极沿硅铁3交替设置,线圈3通入高频电流后在球形壳体内产生高频旋转磁场;在球形壳体2上设有吸热金属液进、出管道5、6和燃料管道7。
本发明装原理如图3所示,在介质中旋转的磁场产生相位相同与磁场方向垂直的旋转电场,旋转的电场产生旋转的电流,旋转电流有位移电流与传导电流(电阻大时传导电流很小);位移电流相位比电场与磁场相位超前90度,因此位移电流产生的磁场与原来磁场一致,磁场与位移电流互相维持,旋转磁偶极子由位移电流产生,如果外加旋转磁场方向和频率与原磁场的频率一致,磁场将不断增大,环形的位移电流将不断增大,环形磁场对等离子体的约束力越来越大;高频旋转的动态磁场中,中性粒子以相对高能撞入等离子体中,使等离子体的温度不断增高、密度不断增高。最终达到核聚变点火,并维持被约束的等离子体核反应长期进行。
Claims (1)
1.一种仿碟核聚变装置,包括支座(1),其特征在于:所述的支座(1)上设有球形壳体(2),在该球形壳体(2)的中部外侧水平向设有一圈硅铁(3),硅铁(3)上设有多组线圈(4),多组线圈(4)的磁极沿硅铁(3)交替设置,线圈(3)通入高频电流后在球形壳体内产生高频旋转磁场;在球形壳体(2)上设有吸热金属液进、出管道(5、6)和燃料管道(7)。
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CNA2005100353305A CN1719548A (zh) | 2005-09-07 | 2005-09-07 | 一种仿碟核聚变装置 |
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CN1719548A true CN1719548A (zh) | 2006-01-11 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103489487A (zh) * | 2013-09-11 | 2014-01-01 | 曾泓瑞 | 脉冲放电运行核聚变反应方法及其反应装置 |
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CN110139459A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-08-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于旋转磁场高密度球形等离子体发生装置 |
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2005
- 2005-09-07 CN CNA2005100353305A patent/CN1719548A/zh active Pending
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