專利名稱:一種觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備。
技術(shù)背景
在傳統(tǒng)的石油、煤炭等化石燃料即將耗竭之際，加上化石燃料給人類帶來的環(huán)境污染、全球變暖等諸多問題，迫使很多國家開始著手尋找清潔、無污染的新能源。
在工業(yè)上已經(jīng)應(yīng)用的符合上述條件的替代能源主要包括太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、 地?zé)岬取５@些能源由于技術(shù)方面的原因，還遠(yuǎn)沒有達(dá)到能夠替代傳統(tǒng)的化石燃料的程度。
目前，可行的化石燃料的替代品是鈾裂變能，但其尚未解決的巨大的安全問題一直困擾著核裂變能的發(fā)展，特別是2011年3月日本福島核電站的核泄漏，在全世界范圍內(nèi)產(chǎn)生了巨大的危害和恐慌，更加敲醒警鐘使人們慎重利用核裂變能。自此，人們又把希望放在了核聚變能的利用上。核聚變能可彌補(bǔ)核裂變能的巨大缺點(diǎn)，但它也有其不足之處，那就是對(duì)反應(yīng)條件和技術(shù)水平要求較高，人們目前還無法進(jìn)行較好的控制和利用，其安全性和可控性還在研制當(dāng)中。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有的通過核聚變方法獲取能量的方法存在的上述缺點(diǎn)，提供一種觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備。
本實(shí)用新型提供一種觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備，其中，該設(shè)備包括反應(yīng)室、氘氣供給裝置、抽真空裝置、激光器和半反射鏡，所述反應(yīng)室內(nèi)設(shè)置有陶瓷管以及纏繞在該陶瓷管上的鈀絲，所述半反射鏡用于將所述激光器發(fā)射的激光透射到所述鈀絲上，所述氘氣供給裝置與所述反應(yīng)室連通，用于對(duì)反應(yīng)室提供氘氣，所述抽真空裝置與所述反應(yīng)室連通， 用于對(duì)反應(yīng)室抽真空。
根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)備通過氘氣供給裝置向反應(yīng)室中供應(yīng)氘氣，并由激光器發(fā)射的激光來照射鈀絲，從而觸發(fā)氘-氘在鈀晶格中發(fā)生核聚變來產(chǎn)生巨大的能量，由于核聚變能夠釋放比核裂變更大的能量并且不會(huì)產(chǎn)生核廢料且對(duì)環(huán)境污染小，所以根據(jù)本實(shí)用新型的觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備能夠經(jīng)濟(jì)、方便、可靠、可控和安全地獲取能量。


附圖是用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中
圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備的另一結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是由532nm倍頻脈沖激光觸發(fā)氘鈀系統(tǒng)后的發(fā)熱圖。
具體實(shí)施方式
[0012]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。
如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備包括反應(yīng)室1、氘氣供給裝置2、抽真空裝置3、激光器4和半反射鏡7，所述反應(yīng)室1內(nèi)設(shè)置有陶瓷管5以及纏繞在該陶瓷管5上的鈀絲6，所述半反射鏡7用于將所述激光器4發(fā)射的激光透射到所述鈀絲6上，所述氘氣供給裝置2與所述反應(yīng)室1連通，用于對(duì)反應(yīng)室1提供氘氣，所述抽真空裝置3與所述反應(yīng)室1連通，用于對(duì)反應(yīng)室1抽真空。
在本實(shí)用新型中，所述抽真空裝置3與所述反應(yīng)室1之間設(shè)置有閥門，通過調(diào)節(jié)該閥門能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)反應(yīng)室1的抽真空，例如將反應(yīng)室1抽真空至10-30Pa，從而確保充入反應(yīng)室1內(nèi)的氘氣的純度。所述氘氣供給裝置2與所述反應(yīng)室1之間也設(shè)置有閥門，通過調(diào)節(jié)該閥門能夠控制向反應(yīng)室1中注入氘氣，從而使得鈀絲6能夠吸收氘氣。
在本實(shí)用新型中，所述氘氣供給裝置2可以為儲(chǔ)存氘氣的容器如儲(chǔ)存罐，也可以為用于產(chǎn)生氘氣的氘氣發(fā)生裝置。
下面結(jié)合圖2來對(duì)根據(jù)本實(shí)用新型的觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備的另一結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖2所示，根據(jù)本實(shí)用新型的觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備除了包括圖1 所示的部件之外，還包括激光功率計(jì)8和連接到所述激光功率計(jì)8的輸出端的數(shù)據(jù)采集裝置10。激光器4發(fā)射的激光通過半反射鏡7之后被分為兩束光，其中一束光從半反射鏡7 透射到鈀絲6上，而另一束光則被半反射鏡7反射到激光功率計(jì)8上而被激光功率計(jì)8所接收。在本實(shí)用新型中，半反射鏡7可以是透7/反3(即透射光強(qiáng)為激光器發(fā)射的激光強(qiáng)度的70%，反射光強(qiáng)為激光器發(fā)射的激光強(qiáng)度的30%)型半反射鏡。當(dāng)然也可以使用其他類型的半反射鏡。另外，數(shù)據(jù)采集裝置10則用于通過測(cè)量所述激光功率計(jì)8的輸出電壓來獲得照射到鈀絲6上的激光功率變化ΔΡ。由于激光功率計(jì)8的輸出電壓與激光功率計(jì)8 接收到激光能量之間的關(guān)系是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，所以此處不再贅述。
另外，根據(jù)本實(shí)用新型的觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備還包括位于所述反應(yīng)室1 內(nèi)的多個(gè)溫度傳感器(其在反應(yīng)室內(nèi)的示意位置未示出)，所述多個(gè)溫度傳感器分別用于對(duì)被所述激光器4照射的鈀絲6部分的溫度、未被所述激光器4照射的鈀絲6部分的溫度和反應(yīng)室1的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所述數(shù)據(jù)采集裝置10還連接到所述溫度傳感器的輸出端來獲得激光照射前后所述鈀絲6的溫度變化Δ T并根據(jù)所述鈀絲6的溫度變化Δ T和所述鈀絲 6上的激光功率變化ΔP來獲得系統(tǒng)常數(shù)k(其中，k= ΔΤ/ΔΡ)。這里，系統(tǒng)常數(shù)k指的是單位激光功率照射鈀絲6引起的溫升。而且，通過比較吸氘前后的激光照射鈀絲引起的系統(tǒng)常數(shù)k的變化，就能夠計(jì)算根據(jù)本實(shí)用新型的觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備的所輸出的能量。其中，系統(tǒng)常數(shù)k與氘鈀核聚變所釋放的能量之間的關(guān)系是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，此處不再贅述。另外，上述的溫度傳感器可以是電阻式溫度傳感器或者本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他類型的溫度傳感器。
如圖2所示，根據(jù)本實(shí)用新型的觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備還包括連接到所述鈀絲6的兩端的直流穩(wěn)壓電源11，所述數(shù)據(jù)采集裝置10還用于連接到所述鈀絲6的兩端來采集通過所述鈀絲6的電流和電壓。這樣就能夠通過電阻法來間接確定鈀絲6的充氘率， 即根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集裝置10采集的鈀絲6的電流和電壓數(shù)據(jù)來計(jì)算出吸收氘氣前鈀絲6 的電阻值Rtl,以及吸收氘氣后鈀絲6的電阻值R ；根據(jù)吸收氘氣后鈀絲6的電阻值R與吸收氘氣前鈀絲6的電阻值Rtl的比值R/禮與鈀絲6的充氘率之間的關(guān)系，可以確定鈀絲6的充氘率。上述確定過程的原理是鈀絲6的電阻隨著充氘率的變化而變化，不同的充氘率使得鈀絲6內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)也不同，由鈀-氘體系相圖可知當(dāng)充氘率小于0.015時(shí)，金屬鈀吸氘， 形成含氘固溶體(α相)，此時(shí)金屬鈀中包括α相金屬和氘；當(dāng)充氘率大于0.015小于0.7 時(shí)，氘與α相反應(yīng)形成氫化物相(β相)，此時(shí)包括α相金屬、β相金屬和氘；當(dāng)充氘率大于0.7時(shí)，氘原子主要進(jìn)入到β相中。這樣，在確定了鈀絲6的充氘率之后，可以確定何時(shí)停止向反應(yīng)室1中注入氘氣。
此外，如圖2所示，根據(jù)本實(shí)用新型的觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備還包括位于所述反應(yīng)室1外面的環(huán)繞所述反應(yīng)室1的恒溫水浴裝置9。其中，該恒溫水浴裝置9可以是恒溫水箱，反應(yīng)室1可以放入該恒溫水箱中。當(dāng)然，恒溫水浴裝置9也可以是其他能夠?qū)崿F(xiàn)恒溫的裝置。該恒溫水浴裝置9一方面可以確保每次試驗(yàn)初始反應(yīng)室1內(nèi)的溫度與外界溫度相一致，從而減小試驗(yàn)誤差；另一方面，可以通過改變恒溫水浴裝置9的溫度來調(diào)整鈀絲6的狀態(tài)(例如，庫侖位壘的寬度和電子在勢(shì)阱中的運(yùn)動(dòng)頻率)，從而能夠更好地實(shí)現(xiàn)氘-氘在鈀晶格中的核聚變。
另外，在本實(shí)用新型中，所述鈀絲6的直徑優(yōu)選為0. 1-0. 5毫米。
另外，在本實(shí)用新型中，所述激光器(4)可以為YAG倍頻脈沖激光器或氬離子激光器。其中，YAG倍頻脈沖激光器可以發(fā)射波長為532nm的激光，其對(duì)金屬鈀中的自由電子核束縛電子發(fā)生作用。束縛的作用使金屬鈀的發(fā)射能力降低、透射能力加強(qiáng)，增強(qiáng)了金屬對(duì)激光的吸收。
根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式的所述觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備的操作過程主要包括如圖2所示，利用抽真空裝置3對(duì)反應(yīng)室1抽真空(例如，抽真空至例如約 10-30Pa)；恒溫水浴裝置9將反應(yīng)室1的初始溫度控制在某個(gè)溫度下(例如35 士 1°C )；之后關(guān)閉抽真空裝置3與反應(yīng)室1之間的閥門，打開氘氣供給裝置2與反應(yīng)室1之間的閥門以由氘氣供給裝置2向反應(yīng)室1內(nèi)注入氘氣(例如，將反應(yīng)室1的壓力保持在0. 3 0. 6MPa 范圍內(nèi)，注入時(shí)間為例如M 48h)，同時(shí)通過數(shù)據(jù)采集裝置10采集通過反應(yīng)室1內(nèi)的鈀絲 6的電流和電壓，并計(jì)算出吸收氘氣前后的鈀絲6的電阻，然后通過吸收氘氣后鈀絲6的電阻值R與吸收氘氣前鈀絲6的電阻值RO的比值確定鈀絲6的充氘率；當(dāng)確定鈀絲6的充氘率達(dá)到目標(biāo)值(例如，0. 1)時(shí)，停止向反應(yīng)室1中注入氘氣，并然后用激光器4照射鈀絲6， 觸發(fā)氘-氘在鈀晶格中發(fā)生核聚變，從而放出大量的熱量。
另外，圖3中還給出了用532nm倍頻脈沖激光觸發(fā)后的氘鈀系統(tǒng)發(fā)熱圖，其中，鈀絲的充氘率為0. 1。表1給出了 532nm YAG倍頻脈沖(脈寬，1次/秒)激光觸發(fā)氘鈀系統(tǒng)充氘前后所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比對(duì)，其中，鈀絲的充氘率為χ = 0. 1。
表1 532nm倍頻脈沖激光觸發(fā)氘鈀系統(tǒng)后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括反應(yīng)室(1)、氘氣供給裝置(2)、抽真空裝置(3)、激光器(4)和半反射鏡(7)，所述反應(yīng)室(1)內(nèi)設(shè)置有陶瓷管(5) 以及纏繞在該陶瓷管( 上的鈀絲(6)，所述半反射鏡(7)用于將所述激光器(4)發(fā)射的激光透射到所述鈀絲(6)上，所述氘氣供給裝置( 與所述反應(yīng)室(1)連通，用于對(duì)反應(yīng)室 (1)提供氘氣，所述抽真空裝置(3)與所述反應(yīng)室(1)連通，用于對(duì)反應(yīng)室(1)抽真空。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，所述抽真空裝置(3)與所述反應(yīng)室(1)之間設(shè)置有閥門。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，所述氘氣供給裝置(2)與所述反應(yīng)室(1) 之間設(shè)置有閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括激光功率計(jì)(8)和連接到所述激光功率計(jì)(8)的輸出端的數(shù)據(jù)采集裝置(10)，該激光功率計(jì)(8)用于接收從所述半反射鏡(7)反射的激光，該數(shù)據(jù)采集裝置(10)用于通過測(cè)量所述激光功率計(jì)(8)的輸出電壓來獲得照射到鈀絲(6)上的激光功率變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括位于所述反應(yīng)室(1)內(nèi)的多個(gè)溫度傳感器，所述多個(gè)溫度傳感器分別用于對(duì)被所述激光器(4)照射的鈀絲(6)部分的溫度、未被所述激光器(4)照射的鈀絲(6)部分的溫度和反應(yīng)室(1)的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所述數(shù)據(jù)采集裝置(10)還連接到所述溫度傳感器的輸出端來獲得激光照射前后所述鈀絲(6) 的溫度變化并根據(jù)所述鈀絲(6)的溫度變化和所述鈀絲(6)上的激光功率變化來獲得系統(tǒng)常數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括連接到所述鈀絲(6)的兩端的直流穩(wěn)壓電源(11)，所述數(shù)據(jù)采集裝置(10)還用于連接到所述鈀絲(6)的兩端來采集通過所述鈀絲(6)的電流和電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1至6中任一項(xiàng)權(quán)利要求
所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括位于所述反應(yīng)室(1)外面的環(huán)繞所述反應(yīng)室(1)的恒溫水浴裝置(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的設(shè)備，其特征在于，所述鈀絲(6)的直徑為0.1-0. 5毫米。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的設(shè)備，其特征在于，所述激光器(4)為YAG倍頻脈沖激光器或氬離子激光器。
專利摘要
本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有的通過核聚變方法獲取能量的方法存在的上述缺點(diǎn)，提供一種觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備。本實(shí)用新型提供一種觸發(fā)氘鈀氣固系統(tǒng)發(fā)熱的設(shè)備，其中，該設(shè)備包括反應(yīng)室、氘氣供給裝置、抽真空裝置、激光器和半反射鏡，所述反應(yīng)室內(nèi)設(shè)置有陶瓷管以及纏繞在該陶瓷管上的鈀絲，所述半反射鏡用于將所述激光器發(fā)射的激光透射到所述鈀絲上，所述氘氣供給裝置與所述反應(yīng)室連通，用于對(duì)反應(yīng)室提供氘氣，所述抽真空裝置與所述反應(yīng)室連通，用于對(duì)反應(yīng)室抽真空。
文檔編號(hào)G21B1/11GKCN202159495SQ201120304711
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年8月19日
發(fā)明者付偉, 張洪月, 王紅宇, 田堅(jiān), 田承祺, 申炳俊, 趙新樂, 鄭旭豪, 金麗虹 申請(qǐng)人:神華科技發(fā)展有限責(zé)任公司, 神華集團(tuán)有限責(zé)任公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan