一种微型核聚变装置及方法与流程

本发明涉及核聚变，特别涉及一种常温条件下的核聚变设施及方法。

背景技术：

1、目前，核聚变作为一种清洁、高效的能源形式，受到了广泛的关注。然而，传统的核聚变技术需要极高的温度和压力条件，限制了其实际应用。本发明旨在通过常温条件下实现核聚变反应，降低技术难度和成本。

2、目前全球核聚变研究主要集中在两种方式，一种是利用惯性约束激光点火技术，另一种是利用托卡马克装置，通过环形磁场来约束高温等离子体，从而实现聚变点火功能。以上两种方式都需要高温。高压环节，导致整个装置非常庞大，即使能实现稳定持续核聚变，可是也仅能实现发电功能。可是若想实现在汽车等有限空间使用清洁核聚变能源，就必须要找到一种常温核聚变装置及方法。

3、要想使得核聚变装置小型化，我们就要设法减少核聚变的反应物质，譬如让反应物在10的15次方个原子量级，氘氚的核聚变反应公式为：+17.6 mev，而1mev的能量是1.6*10^-13j. 所以10的19次方个氘与氚原子产生的核聚变能量大约在1600kj，将1公斤水从20度烧开至100度大约要335kj能量，所以10的19次方个氘与氚原子量级的核聚变能量大约烧开5公斤水，这种量级的核聚变无需庞大的装置，

4、本发明正是基于此角度出发，在有限空间控制氘氚的混合气体量，将参与反应的核聚变氘氚原子数控制在10的19次方数量级，然后将产生的能量转换为水蒸气，然后利用水蒸气再转换为电能，产生的电能又给核聚变装置的激光器及直流高压提供能源，一旦输出能量大于输入能量，便可形成闭环反应，给微型核聚变装置提供源源不断地能源。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种结构简单、操作方便、安全性高的小型常温核聚变设施。从而实现为汽车或其它飞行器提供源源不断地清洁能源。

2、为了实现上述目的，本发明的基本单元有：提供激光多次往返运行的耐高温金属球壳，介于上下两个金属半球的绝缘环，激光入射球体的石英窗，抽真空或注入气体小孔，注入氘氚混合气体注入孔，石英玻璃观察窗口，加载在两个半球形金属球直流高压电极。

3、上述小型常温核聚变设施耐高温金属球壳提供高能激光在金属球壳内的多次往返运行的环境，类似激光器中的光学谐振腔，为氘氚混合气体提供足够的注入能量。

4、上述设施介于上下两个金属半球的绝缘环安装在两个金属半球的中间，起到绝缘隔离作用。绝缘环可采用绝缘陶瓷环，在上下两个半金属球顶部分别固定两个直流高压电极，当给两个电极施加直流高压，便可在球体中间形成直流等离子体，为聚变进一步提供足够能量。

5、上述设施中激光入射球体的石英窗，用来提供高能激光的入射点，激光经过该视窗后，经过多次反射，形成循环往复的激光闭环路径。

6、上述设施的抽真空小孔，主要用于抽空球体中的杂质，确保氘氚混合气体可发生聚变反应，也可用于注入co2这类能产生增益的气体介质。

7、上述设施的氘氚混合气体注入孔，主要用于注入一定比例的氘氚混合气体，

8、上述设施的石英玻璃观察窗口，主要用于观察是否有聚变现象发生。

9、上述设施的直流高压电极，主要用于产生高温等离子体，

10、本发明为紧凑的小型核聚变提供了一种可行的装置及方法，相比传统人造小太阳方式（惯性约束激光点火技术及利用托卡马克装置构建环形磁场来约束高温等离子体技术）都需要占用很大空间，很难将上述两种方式应用在汽车或飞行器等有限空间装置中。

11、本发明利用球体上下半球内表面构建若干个交叉反射面，实现激光在球体中的多次往返传输，最终与入射光线进行重合，这样将显著增加激光束在球体中多次往返过程中对球体内部的氘氚混合气体原子进行能量输入，上下两个半球通过施加高压直流电压，也将在中部区域形成电弧放电，产生高温等离子体，为聚变进一步提供足够的能量。

12、相比惯性约束激光点火技术，采取多束高能激光轰击氘氚混合液球，因液态状况下，原子数量众多，原子间距较小，从而导致需要更多激光能量才能达到点火条件，而且因参与聚变的原子数量巨大，一旦点火，很难控制这些原子同时发生聚变产出能量，本发明提出利用高压直流产生高温等离子体，同时利用球体上下半球对应的反射面，形成类似激光器的谐振腔，确保激光可与有限空间中有限数量氘氚混合气体原子相互作用，上下半球对应的反射面类似激光技术中的折叠腔体，若再通过注入类似co2的增益介质，还可实现激光器的自我正常工作。为确保产生的微型核聚变能量可控，通过调整注入混合气体的数量来控制参与聚变反应产生的能量，从而实现微型核聚变装置持续不断地输出能量。

13、本发明提出的创新微型激光核聚变装置及方法，一旦验证方案可行，将改变传统激光核聚变反应不可控问题。核聚变微型化同时也给汽车，飞行器等提供紧凑型的清洁能源。

技术特征：

1.一种微型核聚变方法，其特征在于包含提供激光多次往返运行的耐高温金属球壳，介于上下两个金属半球的绝缘环，不少于一个气体出入孔，加载在两个半球形金属球直流高压电极。

2.根据权利要求1所述的耐高温金属球壳， 其特征在于给核聚变反应提供一个反应空间， 金属球壳分上下两个半球壳，对称球壳上对称分配若干个镜面反射面。确保激光束经过这些反射面后能与开始传输光束重合，确保激光能在这样一个类似折叠腔中不断循环往返传输。

3.根据权利要求1所述的介于上下两个金属半球的绝缘环，其特征在于绝缘环对上下两个金属半球起到绝缘及隔离作用。

4.根据权利要求1所述的不少于一个气体出入孔， 其特征在于可通过其中一个孔抽取球体气体达到真空状态或是注入其它一些气体材料（譬如co2气体），另一个孔在于通过控制有限的氘氚原子数量，确保核聚变可做到能量可控。

5.根据权利要求1所述的加载在两个半球形金属球上的直流高压电极， 其特征在于提供高压直流电压，产生高温等离子体。氘氚混合气体经过等离子体并经过激光交汇点时，触发核聚变反应。

6.一种微型核聚变装置，其特征在于包含提供激光多次往返运行的耐高温金属球壳，介于上下两个金属半球的绝缘环，激光入射球体的石英窗，不少于一个气体出入孔，石英玻璃观察窗口，加载在两个半球形金属球直流高压电极。

7.根据权利要求6所述的耐高温金属球壳， 其特征在于给核聚变反应提供一个反应空间， 金属球壳分上下两个半球壳，对称球壳上对称分配若干个镜面反射面。确保激光束经过这些反射面后能与开始传输光束重合，确保激光能在这样一个类似折叠腔中不断循环往返传输。

8.根据权利要求6所述的介于上下两个金属半球的绝缘环，其特征在于绝缘环对上下两个金属半球起到绝缘及隔离作用。

9.根据权利要求6所述的不少于一个气体出入孔， 其特征在于可通过其中一个孔抽取球体气体达到真空状态或是注入其它一些气体材料（譬如co2气体），另一个孔在于通过控制有限的氘氚原子数量，确保核聚变可做到能量可控。

10.根据权利要求6所述的加载在两个半球形金属球上的直流高压电极， 其特征在于提供高压直流电压，产生高温等离子体。氘氚混合气体经过等离子体并经过激光交汇点时，触发核聚变反应。

技术总结
本发明涉及微型核聚变装置。该装置采用两个小半球，中间一个绝缘材料环104。注入内部的激光可以采用外部注入或是自我产生，101及106为高压直流电极的固定端口，通过施加直流高压，将会产生高温等离子体，102为入射激光经过的石英视窗，103为金属半球，104为绝缘圆环，用于避免高压直流电极短路，105表示在半球形球体镜面点，反射点上下半球采用相同数目的反射点，这样可以确保入射光束经过多次反射后又与前面的激光束重合，类似激光技术中的折叠腔体。107用于抽出该装置中的其余气体或注入所需气体，108为氘氚混合气体的注入口。高能量激光在腔体中往返多次传输配合高温等离子，形成了一个高温的环境，氘氚混合气体在此环境与多束激光相互作用，产生有限能量的核聚变，为微型化核聚变提供了一种可能，为今后车子或其它飞行器提供了微型化核聚变清洁能源。

技术研发人员：王天昊
受保护的技术使用者：王天昊
技术研发日：
技术公布日：2024/10/24