[发明专利]实现轻核聚合的方法

说明书

技术领域

本发明属于核能技术领域，具体涉及一种实现轻核聚合的方法。

背景技术

能源与环境问题对全球的政治、经济、军事和社会发展产生巨大的影响，成为当今世界普遍关注的焦点。作为当前主要能源的化石能源不仅严重危害环境，并且在可预见的将来面临枯竭，因此寻找替代能源的需要早已成为全球的共识。核聚变能无疑是能源与环境问题的“终结者”：一方面，地球上蕴藏的聚变能极为丰富，按照当前的能源需求计算，仅海水中的氘即可供人类使用上亿年；另一方面，聚变能的生产过程中不产生高放射性废物，不排放温室气体和硫、氮氧化物等污染气体，反应过程容易控制，是清洁、安全的理想能源。

人类进行受控核聚变的研究已经有60多年的历史，累计投资超过300亿美元，开展过大大小小近百个核聚变工程项目。核聚变的途径可以分为两大类，磁约束核聚变和惯性约束核聚变。现在仍在研究的构型中，磁约束(MCF)包括托克马克和仿星器。托克马克是研究最多的装置，国内中国科学院等离子体物理研究所、西南核物理研究院，日本的JAEA，欧盟的JET，美国PPPL的NSTX都是这种构型。仿星器目前只有德国马普学会的7-X仍在研究。惯性约束包括激光约束、Z-Pinch驱动和重离子驱动的三种。激光约束最主要的是美国劳伦斯立物摩尔实验室(LLNL)的国家点火装置NIF，国内中国工程物理研究院、中国科学院上海光机所和法国的原子能委员会CEA，日本大阪大学也都有类似的装置。

目前，托克马克构型的磁约束核聚变研究已经取得突破性进展：等离子体最高温度已达到2-4亿度；美国的TFTR托克马克上聚变功率超过10MW；欧洲联合环JET上的最大聚变输出功率已超过16MW；日本JT-60上等效Q值(聚变输出功率/输入功率)已达到1.25。因此，在等离子体温度、稳定性及约束方面都已基本达到产生大规模核聚变的条件，可以说，受控核聚变的科学可行性已经得到确证，接下来的工作主要是建造″核聚变实验堆″，进行核聚变发电的经济论证。

2006年11月21日，欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯、印度七方正式签订协议，全面启动国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER)计划。ITER是一个全超导托克马克磁约束聚变反应装置，初步预算100亿欧元，建造时间约需十车，其成员包括了世界上主要的核国家，覆盖全球近一半人口，是目前规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。目前，ITER计划选址已经确定在法国，参与ITER的七方已经有了明确分工，各国已经提出了相关的设计方案，具体部件和技术研究已经启动。预计2018年完成工程建设，2024年之前进行第一次氘氚实验，期望实现聚变功率500MW、持续时间400s的等离子体放电。ITER的建设、运行和实验研究是人类发展聚变能的必要一步，将直接决定真正聚变示范电站(DEMO)的设计和建设，并进而促进商用聚变电站的更快实现。

但是，由于聚变所需要的等离子体温度高达上亿度，需要耗费巨大的能量维持高温等离子体的状态，因此而导致了目前的聚变反应堆输出能量低于输入能量，缺乏经济上的可行性；另外，由于维持上亿度的高温在现有技术上很难持续长时间的等离子体放电，因此核聚变在被提出之后的60多年时间里一直仅限于实验室的基础研究。尽管在许多技术指标上获得突破并验证了受控核聚变在科学上的可行性，但是聚变能的商业应用还遥不可及。因此，有必要在现有技术的基础上探索新的实现轻核聚合的方法。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种能够在较低温度和能耗下实现轻核聚合的方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种实现轻核聚合的方法，包括如下步骤：

1)制作直径在纳米量级的金属钯微球；

2)将步骤1)中制作的金属钯微球置于D气中，因为金属钯具有极强的吸附D的能力，因此D进入金属钯的晶格内紧密排列，原子核间距远低于正常状态；

3)将饱和吸附D的金属钯微球投入反应堆容器中，以若干束强脉冲激光成对称进行打靶，靶球内的D原子核在高能量激光的作用下聚合为更高原子序数的原子，并释放出大量的能量。

(三)有益效果

本发明提供的技术方案由于采取金属钯吸附D气，使D原子之间的距离远小于常态，因此可以有效地降低激光打靶所需要的能量，促进轻核聚变的实现。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例做进一步说明。