[发明专利]一种利用中子加热等离子体的方法

权利要求书

1.一种利用中子加热等离子体的方法，其特征是利用中子轰击磁约束等离子聚变装置容器内的锂，使其发生裂变反应产生MeV级的高能氦核和氚核，从而对磁约束装置中的等离子体实施辅助加热以达到及维持聚变反应条件。

2.根据权利要求1所述加热等离子体的方法，其特征是所述中子有两种来源：一种是来自外部插入的放射性同位素中子源提供的外来中子，一种是聚变反应产生的聚变中子，这些中子通过磁约束装置容器壁上的包层实现倍增、慢化及反射。

3.根据权利要求1所述的加热等离子体的方法，其特征是所述等离子体主要由锂核、氘核以及少量的氚核及电子组成。

4.权利要求1所述的加热等离子体的方法，其特征是磁约束等离子聚变装置类型包括托卡马克、反场箍缩、大螺旋器、仿星器以及小型的磁镜装置中任意一种。

5.权利要求2所述的加热等离子体的方法，其特征所述的磁约束装置容器壁上的包层位于磁约束装置的容器壁内侧，直接面向等离子体，该包层的主体为球床结构，选用用铍或铍合金小球作为中子倍增剂、中子慢化剂以及中子反射屏蔽层材料，选用锆合金作为结构材料，选用工作压力在1-7MPa之间的高压氦气作为冷却剂,氦气通入球床内部，直接与铍小球实现换热；所述球床结构包层，可选用铍铀合金小球代替铍小球，选用工作压力在7-10MPa之间的高压氦气作为冷却剂，通过球床壁冷却管道实现氦气与球床的换热。

6.根据权利要求1所述的加热等离子体的方法，其特征是所述加热等离子体的方法，实施包括以下几个步骤：

i.在磁约束聚变装置的容器内形成具有特定浓度的锂与氘气的混合物，其中锂6尘埃在装置内循环系统从容器底部吹入的氘气流的作用下呈悬浮状态；

ii.在磁约束聚变装置的容器内插入放射性同位素中子源；

iii.在磁约束聚变等离子体实现能量自持和中子自持后，抽出放射性同位素中子源，换入含有中子吸收材料的控制棒；

iv.通过调节控制棒，防止聚变功率过高；

v.在聚变等离子体维持阶段，通过燃料注入系统注入氘化锂或金属锂补充损失的锂和氘。

vi.对于部分磁约束装置（如现有的托卡马克装置），利用偏滤器的抽气系统实现氦灰的排出。

7.根据权利要求6所述的加热等离子体的方法，其特征是对于磁约束装置为磁镜装置时，在聚变等离子体维持阶段，通过内循环系统排出聚变反应的氦灰。

8.根据权利要求7所述的加热等离子体的方法，其特征磁约束装置配有内循环系统，内循环系统由装置容器、容器顶部的出气口、出气管道、气体过滤系统、风机、容器底部的送气口、送气管道组成。

9.根据权利要求6所述的加热等离子体的方法，其特征是所述燃料注入系统在应用于托卡马克装置时为枪体结构，燃料注入口位于托卡马克真空室的窗口处，采用为氘化锂固态颗粒或金属锂颗粒作为燃料，利用高压氘气流将其打入等离子体内部；所述的燃料注入系统在应用于磁镜装置时，燃料注入口位于磁镜装置的容器上部偏顶位置，采用金属锂尘埃作为燃料，打开注入口阀门利用重力作用让金属锂尘埃落入容器腔体内。

10.根据权利要求1所述的加热等离子体的方法，其特征是锂为经过同位素分离技术得到的含有3个中子和3个质子原子量为6的锂6。