[发明专利]等离子体球涡磁场发电技术

说明书

一、技术领域

本技术属于等离子体工程领域，提供了一种在相对低温等离子体中破开核子强势垒，释放核子能量并 约束在一定空间从而对核子能量加以平和、稳定利用的技术。

二、背景技术

1939年美国物理学家贝特通过实验证实，一个氘原子核加速后和一个氚原子核以极高的速度碰撞，形 成一个新的原子核——氦外加一个自由中子，在这个过程中释放出了17.6兆电子伏的能量。自此，达到可 控核聚变来供给能量成为各国科学家的梦想。

实现核聚变的核心难题在于突破核子的强势垒。到目前为止，各国在突破核子强势垒的研究本质上仍 然延续着贝特的做法，即将核子以极高的速度挤压在一起，以突破核子极强的势垒而发生核聚变放出能量。 半个多世纪以来，各研究小组不断提高理论点火温度，也即不断提高核子互撞的速度来使得核聚变发生。 因为预期反应中等离子体的温度过高，无法制造出能耐如此高温的容器，解决的办法是使用惯性约束(ICF) 或是磁约束(MCF)。惯性约束是使用高强度大功率激光照射含有聚变材料的靶丸，加热表面一层物质生 成热等离子体，它快速向外膨胀，由于动量守恒产生向靶丸内部传播的冲击波，引起聚变靶丸的聚心运动， 称为内爆，通过内爆增压使热核燃料达到高能量密度状态；磁约束是使用高强磁场将超高温聚变燃料箍缩 在一定范围内，迫使核子以极高速度相撞以实现聚变，根据磁场形状的不同可分为球马克、环形托卡马克。

到目前为止，美国相关研究小组声称“theamountofenergyreleasedthroughthefusionreactionexceeded theamountofenergybeingabsorbedbythefuel”，但是，他们提到的是反应放出的能量超过了燃料吸收的能 量，而不是实现了总能量增益大于1，其实际能量增益远远小于1。通过核子高速相撞挤压以突破核子强 势垒离完全可控还有相当长的道路。

三、发明内容

本发明通过异于传统高温高压将核子挤压在一起以突破核子强势垒的方法，使得破开核子强势垒相比 较而言易于发生，并将核子释放的能量约束在一定空间实现平和、稳定利用。本发明实现的效果不排除出 现新核素或同位素的情况，但此并不为本发明主要关注点。

突破核子强势垒基于的是对于核子结构的理解。在现今核物理中，对原子核采用的模型是刚球模型， 刚球内部的结构则是一无所知，仅有一些实验结果证实原子核内部存在量子结构。在此刚球模型下，现今 的研究小组自然采取了超高温、高压的办法，来将原子核“压碎”，以期突破强势垒。

本发明基于的原子核模型是球涡模型。在现今量子场论、量子电动力学(QED)中将粒子所处的环境 视为“狄拉克海”，“狄拉克海”的性质类似于超流体。等离子体环境是很接近这样的“超流体”的。事实 上，现今描述等离子体行为最为准确的方法便是磁流体描述法。本发明基于的原子核球涡模型将原子核视 为磁流体中的磁流Hill球涡，直观意义上，磁流即是流动的磁力线。Hill球涡可被视为由无数涡环组成， 其子午剖面是两个同向的平面涡极子，如附图图1所示，其相关性质符合原子核性质的要求。理论分析表 明，Hill球涡在磁流体中的行为与刚体球完全相同，这也就是为什么现今核物理学家会将原子核视为刚体 球。

要破开行为表现为刚体球的球涡，最好的办法不是以高速撞击。根据磁流体力学的理论分析及实验结 果，涡破裂的原因是环量、压强的改变。这一原则构成本发明的核心。

为了达到改变原子核周围磁环量、磁压强并将等离子体约束在一定空间的效果，设计了反应装置，装 置俯视图如附图图2所示。

在等离子体环境下，向图中两个定子绕组中通以完全相同的对称三相交流电，定子绕组会在等离子体 中形成两个旋转方向相同、强度相同、频率相同的旋转磁场。此旋转磁场的作用如下：

1、改变原子核磁球涡周围磁环量、磁压强，从而在原子核中诱导出逆压梯度，使得原子核破裂。

2、大量原子核破裂后，外加的旋转磁场会引导原子核破裂而流出的高速磁流旋转，最终形成一个与 原子核结构相类似的磁球涡，从而将磁流能量约束在这一磁球涡中。磁流会在等离子体中激发电磁波。

3、使用两个完全相同的旋转磁场意义在于，根据磁流体力学的理论及实验结果，两个涡旋磁场互为 对方存在的条件，在没有其他扰动的情况下，理论上两涡旋磁场可一直存在，也即，该球涡磁场可一直存 在。