[发明专利]一种低温可控核聚变装置及其实现方式

说明书

一种低温可控核聚变装置及其实现方式，属于核能领域。其特征在于，这种装置由中子源，含有靶核的物质及这种物质的输送系统，能量传输系统，及吸收残余中子的屏蔽层构成；用中子源辐射的中子辐照靶核物质，根据所选定的靶核调整中子的能量，吸收中子的靶核裂变为几个子核，同时放出能量，所释放的能量被能量传输系统传送出去；没有被靶核吸收的残余中子被屏蔽层完全吸收。和中子聚变的靶核有多种选择，其中两种是⁶Li、¹⁰B。这种核聚变的全过程都能够在低温下实现，容易控制，不存在劳逊条件的问题，不产生有放射性的核乏燃料。

所属技术领域：本发明属于核能核聚变领域。

背景技术：迄今为止，可控核聚变未能实现。这是由于，可控核聚变不仅仅需要一亿度 以上的高温，而且还要满足劳逊条件。对于一亿度高温的等离子体，劳逊条件是不容易满足 的。根本原因在于，带正电荷的裸原子核之间有强大的静电排斥势能。鉴于此，我们考虑利 用中子实现核聚变。相对于传统设计的核聚变，不足之处在于，这种核聚变释放的能量和能 量密度较小；而且，在产生中子束过程中，还要消耗很多能量。需要有效地回收利用这个过 程所产生的热能，才能保证这种核聚变全过程输出能量大于输入能量。好处是，这种核聚变 的全过程都能够在低温下实现，容易控制，不存在劳逊条件问题，不产生放射性核乏燃料。

发明内容：实现低温可控核聚变的基础是，单能电子束和单能离子束能够形成，伽马射 线已经在世界多个实验室实现；伽马激光实现方案也已经提出^[1]-[4]；能量适当的电子和丰中 子核对撞能够产生中子，利用伽马激光或伽马射线辐照丰中子核产生单能性好中子的方案也 已经提出。当然，现在已经实现的裂变中子源和反应堆中子源都可以利用。因此，只要能有 效地利用产生中子过程中伴随产生的热能，这种核聚变的方式就是有意义的。

本发明有六个要点。第一个是，一种低温可控聚变的装置由中子源，含有靶核的物质及 使这种物质更新流动的输送系统，能量传输系统，及吸收残余中子的屏蔽层构成；用中子源 辐射出的中子辐照靶核物质，根据所选定的靶核调整中子的能量，吸收中子的靶核裂变为几 个子核，同时放出能量，所释放的能量被能量传输系统传送出去，这里的子核包含质子与中 子；靶核的厚度能够吸收99％以上的中子，没有被靶核吸收的残余中子被屏蔽层完全吸收； 裂变产生的子核及电子最后结合为原子并放出能量；

这里所用中子源有五种选择：电子中子源，伽马光中子源，散裂中子源，反应堆中子源， 自发辐射中子源；

中子与所有核都能反应，所以这里的靶核有许多种选择，其中两种选择是⁶Li核和¹⁰B核， 所用的中子是热中子，所依据的聚变反应分别是

n+⁶Li→α+³T+4.783MeV，σ_Li0＝936b，

n+¹⁰B→α+⁷Li+2.792MeV，σ_B0＝3840b，

式中σ_Li0和σ_B0分别是热中子与⁶Li核和¹⁰B核的反应截面。

核能释放的本质是，一定数量核子的一种结合方式A相对于另一种结合方式B有更高的 能量，因此，当通过一种物理过程，使得核子结合方式由A转化为B时，就将有核能释放。 无论核裂变，传统设计的核聚变，还是这里的低温可控核聚变的物理原理都是如此。

这里，一个氘核与一个⁶Li核的总能量是

[(m_d+m_Li)-(m_α+m_T+m_p)]c²＝

[(2.014102+6.015123)-(4.002603+3.016050+1.007825)]×931.494