一种常温氢俘获热中子核聚变点燃自持链式氢反应堆，是在已有的可控核聚变反应堆的基础上改进的，它主要由(1)氘(D)容器，(2)氢(H)容器，(3)D，H程控配比器，(4)氢反应堆，(5)集热器(或热电转换装置)，(6)氦(He)吸附阱，(7)石墨核反应球，(8)高压纳秒(ns)脉冲放电电源，(9)暂态磁场电源组成。该技术是以氘、氢为燃料的气体反应堆，由氢自发俘获中子生成复合核氘，若要在复合核极短的存在时间里实现自持聚变，唯一的途径就是将等离子体密度提高到“临界密度”。为此必须打破“劳逊判据”对等离子体密度的限定，是促成氘-氘核反应的充要条件。α粒子在反应堆的浓度将制约反应堆热功率输出，应时启动代谢功能即“氦(He)吸附阱”，将α粒子排出“体外”堆功率立即得到回升。
【技术实现步骤摘要】
1.
：本专利技术涉及一种可控核聚变反应堆，特别是一种常温氢俘获热中子核聚变点燃自持链式氢反应堆。该反应堆是以氘、氢为燃料的一种气体反应堆，是由常温等离子体氢自发俘获热中子生成复合核氘，从而引燃轻核自持聚变。2.
技术介绍
：两个原子核之间存在有斥力，要发生聚变，他们必须克服库伦斥力，彼此接近核力的作用范围(约10-15m)，这只有在极高的温度(107K-108K)下才能实现，这时原子核以极高速度做无规则运动，连续地发生相互碰撞并发生大量聚变即可控热核聚变。“托卡马克(Tokamak)”即环形磁笼，经历了五十多年的发展变革，形成了一整套理论，现已成为热核聚变实验的标准模式。但是从总的情况来看，此类装置距离实用依然比较遥远。两个高能原子核对碰，原本就存在库伦散射，再加之纵横复杂的洛伦兹力关系，一个微弱的场波动就会导致两个高能核擦肩而过，碰撞几率非常之低。热核聚变只能发生在封闭系统，因为他需要外界不断地输入能量才能得以维持。而封闭系统不具有新陈代谢功能，所以当系统内α粒子(核反应的终结产物)达到一定浓度时，将直接阻断核反应。总结起来，热核反应的几个焦点问题还都是因为“极热”造成的。3.
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种常温氢俘获热中子核聚变点燃自持链式氢反应堆，即常温等离子体氢(H)自发俘获热中子(n)生成复合核氘(D)，复合核的存在时间极为短暂约10-15-10-14s，若要在这个时间段实现自持聚变，唯一的途径就是将等离子体密度提高到“临界密度”。为此必须打破“劳逊判据”对等离子体密度的限定。本专利技术的目的是这样实现的，常温氢俘获热中子核聚变点燃自持链式氢反应堆，是由氘(D)容器(1)，氢(H)容器(2)，D，H程控配比器(3)，氢反应堆(4)，集热器(热电转换器)(5)，代谢(He)吸附阱(6)，石墨反应球(7)，高压纳秒(ns)脉冲放电电源(8)和暂态磁场电源(9)组成，氘(D)容器(1)和氢(H)容器(2)中的两种气体一同输入程控配比器(3)，按预置比例混合，输入到氢反应堆(4)中的石墨反应球(7)，暂态磁场电源(9)与电磁线圈(15)连接构成暂态场回路，高压纳秒(ns)脉冲放电电源(8)与放电电极(11)连接成放电回路，反应球(10)与快阀(22)，吸附泵(24)和排气口(25)构成He代谢系统，反应球(10)是由石墨反应球(7)，氧化铍球(20)和金属球(16)三层材料围成的核反应空间，氧化铍陶瓷隔板(17)将这三层材料球包括连接密封法兰(18)，传导热质容器(13)以及传导热质(14)一分为二形成电绝缘处理，在氧化铍陶瓷隔板(17)中埋伏有放电电极(11)，由D，H程控配比器(3)与快阀(26)和反应球(10)组成开放系统物质输入系统，暂态磁场电源(9)与电磁线圈(15)和反应球(10)组成开放系统能量输入系统，反应球(10)与快阀(22)，吸附泵(24)和排气口(25)构成He代谢系统，自持聚变反应链是在常温条件下，氢俘获中子生成复合核氘，后续是将反应球(10)的等离子体密度调整到“临界密度”实现自持聚变，暂态磁场电源(9)向电磁线圈(15)施加正负相间(对称)方波脉冲，在电磁线圈(15)中就会获得暂态磁场B0(T)＝|+B0(T)|＝|-B0(T)|，这种时间关系是消除B′(T)影响的充分必要条件，暂态磁场±B0(T)使反应球(10)中的临界密度气体全部进入受激态，高压纳秒(ns)脉冲放电电源(8)向放电电极(11)提供40KV单极性高压脉冲对氘气放电，可获得强度可控，荷能2.38MeV的中子，由D，H程控配比器(3)向反应球(10)输入气压约≥4.8atm的气体，配比为D∶H＝4∶1，高压纳秒(ns)脉冲放电电源(8)向放电电极(11)提供脉冲幅度40KV，脉冲宽度50ns单极性高压脉冲，可获得转动温度为300K，振动温度2100K的高密度非平衡态等离子体，反应球(10)的等离子体临界密度为≥4.8atm其平均自由程氢(H)均匀地分布在两个氘之间，当有中子(n)被氢(H)俘获时，碰撞的行程缩短一半即这个距离可在10-15-10-14s内发生碰撞，反应球(10)的第一层材料为核石墨，第二层材料为高纯氧化铍陶瓷，第三层材料为高温合金，用三种材料制成两个中空半圆，分别安装在氧化铍陶瓷隔板(17)中心孔的两个端面上并达到50MPa压力容器的标准，He代谢系统的“场暂停”时间设定为10-9-10-6s，在这个时间里α粒子复合成He原子，其它粒子如p，n，D，T，3He核反应仍在继续，调整用(电)能峰谷时，打开流量开关(23)，Z1-Zn分别对应不同的功率调整度，结合开关频率fK(次/min)和时间tK(s)，使反应堆功率输出平稳可控。由于采用了上述技术方案，实现了一种新的核聚变模式即常温核聚变，由调整等离子体密度取代了调整等离子体温度的热核反应模式。与之同时，一种洁净，无辐射无排放污染的新型能源技术诞生了。该技术能够在最大程度上解决人类的能源危机和环境污染问题，满足人们对能源日益增长的需求。4.附图说明：以下将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细描述。图1是本专利技术系统结构原理图图2是稳恒磁场电荷运动规律和暂态磁场电荷运动规律图图3是氢反应堆原理示意图图4是氢反应堆工程结构图图5是氢反应堆代谢系统原理结构图图中，1氘(D)容器2氢(H)容器3D，H程控配比器4氢反应堆5集热器(或热电转换器)6代谢(He)吸附阱7石墨反应球8高压纳秒(ns)脉冲放电电源9暂态磁场电源10反应球11放电电极12放电电极绝缘套管13传导热质容器14传导热质15电磁线圈16金属球17氧化铍陶瓷隔板18密封法兰19法兰螺栓孔20氧化铍陶瓷球21密封法兰22快阀门23气流量开关24吸附泵25He排气出口26快阀门。5.具体实施方式：图1为本专利技术系统结构原理图，氘(D)容器(1)和氢(H)容器(2)中的两种气体一同输入程控配比器(3)，按预制比例混合，直接输入到氢反应堆(4)的石墨核反应球(7)。首先开启暂态磁场电源(9)，一并将脉冲幅度VP-P(V)、脉冲宽度tW(s)调整到设计范围，然后再开启高压纳秒(ns)脉冲放电电源(8)。高压纳秒脉冲对D，H混合气体放电可同时获得非平衡态等离子体(又称低温等离子体)和一定产额的中子(n)。实际过程，当电离发生的同时，石墨核反应球(7)内的核反应已经开始，其反应链：热中子(0.025eV)与氢核存在一个较大的反应截面0.332b，如果热中子直接与氘核碰撞，其反应截面只有5.2×10-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种常温氢俘获热中子核聚变点燃自持链式氢反应堆，是由氘(D)容器(1)，氢(H)容器(2)，D，H程控配比器(3)，氢反应堆(4)，集热器(热电转换器)(5)，代谢(He)吸附阱(6)，石墨反应球(7)，高压纳秒(ns)脉冲放电电源(8)和暂态磁场电源(9)组成，其特征是：氘(D)容器(1)和氢(H)容器(2)中的两种气体一同输入程控配比器(3)，按预置比例混合，输入到氢反应堆(4)中的石墨反应球(7)，暂态磁场电源(9)与电磁线圈(15)连接构成暂态场回路，高压纳秒(ns)脉冲放电电源(8)与放电电极(11)连接成放电回路，反应球(10)与快阀(22)，吸附泵(24)和排气口(25)构成He代谢系统，反应球(10)是由石墨反应球(7)，氧化铍球(20)和金属球(16)三层材料围成的核反应空间，氧化铍陶瓷隔板(17)将这三层材料球包括连接密封法兰(18)，传导热质容器(13)以及传导热质(14)一分为二形成电绝缘处理，在氧化铍陶瓷隔板(17)中埋伏有放电电极(11)，由D，H程控配比器(3)与快阀(26)和反应球(10)组成开放系统物质输入系统，暂态磁场电源(9)与电磁线圈(15)反应球(10)组成开放系统能量输入系统，反应球(10)与快阀(22)，附泵(24)和排气口(25)构成He代谢系统。...
【技术特征摘要】
1.一种常温氢俘获热中子核聚变点燃自持链式氢反应堆，是由氘(D)容器(1)，氢(H)容
器(2)，D，H程控配比器(3)，氢反应堆(4)，集热器(热电转换器)(5)，代谢(He)吸附阱(6)，石
墨反应球(7)，高压纳秒(ns)脉冲放电电源(8)和暂态磁场电源(9)组成，其特征是：氘(D)容
器(1)和氢(H)容器(2)中的两种气体一同输入程控配比器(3)，按预置比例混合，输入到氢
反应堆(4)中的石墨反应球(7)，暂态磁场电源(9)与电磁线圈(15)连接构成暂态场回路，高
压纳秒(ns)脉冲放电电源(8)与放电电极(11)连接成放电回路，反应球(10)与快阀(22)，吸
附泵(24)和排气口(25)构成He代谢系统，反应球(10)是由石墨反应球(7)，氧化铍球(20)和
金属球(16)三层材料围成的核反应空间，氧化铍陶瓷隔板(17)将这三层材料球包括连接密
封法兰(18)，传导热质容器(13)以及传导热质(14)一分为二形成电绝缘处理，在氧化铍陶
瓷隔板(17)中埋伏有放电电极(11)，由D，H程控配比器(3)与快阀(26)和反应球(10)组成开
放系统物质输入系统，暂态磁场电源(9)与电磁线圈(15)反应球(10)组成开放系统能量输
入系统，反应球(10)与快阀(22)，附泵(24)和排气口(25)构成He代谢系统。
2.根据权利要求1所述，其特征是：自持聚变反应链是在常温条件下，氢俘获中子
生成复合核氘，后续是将反应球(10)的等离子体密度调整到临界密度实现自持聚变。
3.根据权利要求1所述，其特征是：暂态磁场电源(9)向电磁线圈(15)传输正负相间(对
称)的方波脉冲，在电磁线圈(15)获得暂态磁场B0(T)＝|+B0(T)|＝|-B0(T)|，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王傑，
申请(专利权)人：王傑，
类型：发明
国别省市：山东;37
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