[发明专利]多冲程核聚变方法及核聚变反应堆

说明书

本申请公开了一种核聚变反应堆，通过磁场重联加热等离子体达到聚变反映温度，无需昂贵的辅助加热系统，单个核聚变反应堆的成本较低。包括：S1、对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管进行充电；S2、根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管感应，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环；S3、由多冲程核聚变反应堆的极向磁场线圈推动两个初始等离子体电流环在赤道面进行融合，形成一个等离子体电流环，使周围的磁场发生重联；S4、根据磁场重联迅速加热等离子体，使等离子体达到聚变反应温度，产生聚变反应；S5、重复S1至S4，使多冲程核聚变反应堆周期性产生聚变反应。

技术领域

本发明涉及高能物理技术领域，具体涉及一种多冲程核聚变方法及核聚变反应堆。

背景技术

聚变能具有安全环保、储量几乎无限等优点，被认为是人类最理想的终极能源，也是人类星际旅行唯一可以依赖的能源。

目前，聚变能的主要实现途径托卡马克利用多组线圈，基于变压器的原理，实现启动并加热等离子体、驱动电流以维持等离子体平衡和约束等离子体等功能。

然而，托卡马克发展至今，其简洁高效的优势已经被各种复杂的辅助加热和电流驱动手段(中性束、毫米波和射频波等)大幅削弱。在几乎所有大中型托卡马克装置上，辅助加热和电流驱动系统都占据了比托卡马克主机(真空室和磁场线圈)大得多的空间和成本。托卡马克等离子体的高参数运行几乎完全依赖于中性束、毫米波或射频波加热与电流驱动系统，极大地提高了托卡马克的复杂度和技术难度，且复杂的辅助加热系统使得托卡马克聚变反应堆的建造成本较高。

发明内容

由于现有方法存在上述问题，本申请实施例提供一种多冲程核聚变方法及核聚变反应堆。

具体的，本申请实施例提供了以下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种多冲程核聚变方法，包括：

S1、对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管进行充电，将电源的能量转换为所述螺线管的磁场储能；

S2、根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管感应，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环；

S3、由多冲程核聚变反应堆的极向磁场线圈推动两个初始等离子体电流环在赤道面进行融合，形成一个等离子体电流环，使所述等离子体电流环周围的磁场发生重联；

S4、根据磁场重联迅速加热等离子体，使所述等离子体达到聚变反应温度，产生聚变反应；

其中，在两个初始等离子体电流环融合过程中，所述螺线管的磁场储能转换为等离子体电流环的磁能；

S5、重复上述步骤S1至S4，使所述多冲程核聚变反应堆周期性产生聚变反应。

可选的，还包括：

通过多冲程核聚变反应堆中的螺线管电流反向增长，驱动等离子体电流，维持聚变平衡，并由聚变反应产生的阿尔法粒子接替磁场重联加热所述等离子体，维持聚变反应，直至所述螺线管的全部磁场储能耗尽；

当所述螺线管电流达到反向最大值时，所述等离子体开始降温并衰退，所述螺线管和所述极向磁场线圈回归初始状态，聚变反应结束。

可选的，所述根据多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管感应，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环，包括：

降低多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管电流，使多冲程核聚变反应堆顶部和底部的螺线管周围产生环向电场；

根据所述多冲程核聚变反应堆顶部和底部的环向电场击穿气体，产生两个位于多冲程核聚变反应堆顶部和底部的初始等离子体电流环。

可选的，所述对多冲程核聚变反应堆中的所有螺线管进行充电，包括：