專利名稱：由核聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由核聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量的方法。
背景技術(shù)：
科學(xué)領(lǐng)域的一般共識是，自身的中子發(fā)射是兩個氘原子或一個氘原子與一個氚原子間的核聚變反應(yīng)的無可爭議的證據(jù)。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是為了駁倒這樣一個假設(shè)，表明中子與γ射線的預(yù)備和/或同時發(fā)射是氘原子與氚原子之間發(fā)生核聚變反應(yīng)的必要條件。換言之，本發(fā)明的目的是為了表明氘/氚核聚變現(xiàn)象常常是優(yōu)先的，和/或伴隨著氘/氘核聚變現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種由核聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量的方法，其步驟如下——向反應(yīng)室提供正氘離子流，反應(yīng)室內(nèi)包含有在其晶格點陣中有氘原子的靶子與活性金屬原子。
——接著，在反應(yīng)室內(nèi)，所述正氘離子流射向靶子，所以正氘離子流就會轟擊靶子而產(chǎn)生所帶正氘離子與靶子自身成分中一些原子之間的核聚變反應(yīng)。
本發(fā)明還涉及一種由核聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種由核聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量的設(shè)備，其特征為，它包括一個反應(yīng)室；一個裝在所述反應(yīng)室內(nèi)的靶子；一個與所述反應(yīng)室相連通的正氘離子源；一組與反應(yīng)室相連通的泵裝置以保持所述室內(nèi)的真空狀態(tài)；在所述靶子的晶格點陣中有氘原子；所述正氘離子源可以向反應(yīng)室提供正氘離子流，所以所述正氘離子流就會轟擊靶子中的所有原子而發(fā)生入射的正氘離子與靶子自身原子之間的低溫核聚變反應(yīng)。
附圖的簡單說明下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明，但實施例僅限于舉例說明。附圖中

圖1是本發(fā)明的由核聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量的設(shè)備簡圖。
圖2是圖1所示設(shè)備的部分詳圖。
圖3是產(chǎn)生中子的曲線圖。
實施本發(fā)明的最佳模式如圖1所示，標(biāo)號1是由低溫核聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量的設(shè)備的整體，與假設(shè)的“熱核反應(yīng)”不同。
設(shè)備1包括反應(yīng)室2；向反應(yīng)室2內(nèi)提供正氘離子流的正氘離子源3；為保持反應(yīng)室內(nèi)相對低壓的泵裝置4；安裝在反應(yīng)室2內(nèi)的靶子5，靶子被由離子源3所提供給反應(yīng)室2內(nèi)的正氘離子所轟擊。
反應(yīng)室最好是圓筒狀，但并非必須，反應(yīng)室與參考軸6同軸，借助于導(dǎo)管7、8分別與正離子源3及泵裝置4相連，兩導(dǎo)管分別連在反應(yīng)室2的兩端2a和2b處。具體說來，連接反應(yīng)室2與離子源3的導(dǎo)管7連在反應(yīng)室2的一端2a上，使得能夠向反應(yīng)室2提供正氘離子。
參照圖1，反應(yīng)室2與離子加速器10相連，加速器10是為了在反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生電場以加速射向靶子5的正離子流。加速器10包括一對固定在反應(yīng)室兩端2a和2b的電極以及為保持兩電極間給定電位差的電源11。其中標(biāo)號為12的電極位于反應(yīng)室2的一端并穿過反應(yīng)室，另一電極則是靶子5，固定在反應(yīng)室內(nèi)靠近端2b。
在所示例子中，反應(yīng)室2由Pirex玻璃制成，內(nèi)部有一個靠近靶子5的聚焦裝置13。聚焦裝置13由金屬材料制成，與電極12及靶子5絕緣，可以把正氘離子流聚集到靶子5上。更詳細(xì)地講，加速裝置13可分為13a和13b兩部分，第一部分為面向電極12的圓筒管狀體，與參考軸6同軸延伸，第二部分為與軸6同軸的尖頂拱體，內(nèi)部有一通孔，其直徑遠(yuǎn)小于定義為13a的圓筒管狀體的內(nèi)徑。
在所示例子中，正氘離子源3——下文中稱為“氘核”——包括一個已知的罐用來儲藏氣態(tài)的氘，該源通過導(dǎo)管7與反應(yīng)室2相連；一個已知的離子化部件16，使從罐15流出的氘能夠離子化以形成正氘離子流，并提供給反應(yīng)室2。
正氘離子源3按順序由以下部分組成一個安裝在導(dǎo)管7上的開關(guān)閥17以提供和切斷來自罐15的氘源；一個已知的減壓裝置18；一個已知的小型開關(guān)和調(diào)節(jié)閥19。減壓裝置18的作用是維持來自罐15的氣態(tài)氘以給定的壓力。
更詳細(xì)地講，離子化部件16大體上包括一個沿著導(dǎo)管7的圓筒狀離子化室20；一個產(chǎn)生高頻振動的裝置21，它包括一個圍繞離子化室20的導(dǎo)電材料的線圈22，和電源23，用來在線圈22中感應(yīng)高頻電流以在離子化室20內(nèi)產(chǎn)生電磁場，使得來自罐15的氣態(tài)氘離子化。
離子化部件16還包括一個離子加速器，以在離子化室20內(nèi)產(chǎn)生電場，傳遞離子化室20內(nèi)產(chǎn)生的正離子流到與反應(yīng)室2相連的導(dǎo)管7。加速器包括安裝在與導(dǎo)管7相連的離子化室相反兩端的一對電極25；和一個用來維持兩電極25間給定可調(diào)電位差的中壓電源26。
在所示例子中，電極12與電極25相連，電極25位于連接離子化室20與反應(yīng)室2的導(dǎo)管7的入口部分。
泵裝置4由一對真空泵組成(一個回轉(zhuǎn)泵，一個擴散泵)，由導(dǎo)管8與反應(yīng)室2相連，中間設(shè)有已知開關(guān)閥29，以選擇性地將反應(yīng)室2與泵裝置4相隔離。
參照圖1和2，靶子5最好是圓筒狀的外殼30，但并非必須，大體上是一個杯狀物并與軸6同軸，其空腔30a面向聚焦裝置13；大體上杯狀的活性元件31裝在殼30內(nèi)，其空腔31a與軸6同軸，并面向聚焦裝置13。
在所示例子中，殼30自身也是活性元素，由不同金屬(例如銅、鈦、鐵、鎳和/或物理化學(xué)性能相似的其它金屬)的交互墊圈堆砌而成，靠諸如縱向螺紋那樣的緊固件所固定。
活性元件31由金屬鹽的緊密集合體所組成，由數(shù)種金屬硫酸鹽(例如硫酸銅、硫酸鋰、硫酸鈦、硫酸鉀等)的粉末與添加的觸媒元素和/或粘結(jié)劑相混合，以改善集合體的緊密性。硫酸銅和硫酸鋰含重水(D2O)。
每一種含重水結(jié)晶的金屬鹽都可以從對應(yīng)的含水結(jié)晶(H2O)金屬鹽所得到，例如CuSO4·5H2O，首先放入250℃以上的灶中，直至所有的水(H2O)分子消失，然后放入硅凝膠干燥劑(已知型號)中，鹽就會在有重水(D2O)存在的情況下再結(jié)晶而生成含重水結(jié)晶(D2O)的金屬鹽，例如CuSO4·4D2O。
用硫酸鈦作為催化劑較好，但并非必須，在重水(D2O)中溶解的硅酮樹脂或堿性烴基硅樹脂作為粘結(jié)劑較好，但并非必須。
活性元件31的第一個可能的成分包括0.278摩爾的CuSO4·4D2O；1.853摩爾的LiSO4·0.8D2O；0.0625摩爾的TiOSO4；和5％的烴基多硅氧烷樹脂的稀薄溶液，烴基與硅的比例(R/Si)約為1.5，以得到濃稠的均勻的混合物，然后在給定溫度(約40℃)下放模中干燥。
活性元件31的第二個可能的成分包括0.125摩爾的NiSO4·5.6D2O；0.278摩爾的CuSO4·4D2O；1.853摩爾的Li2SO4·0.8D2O；0.172摩爾的K2SO4；和5％的烴基多硅氧烷樹脂的稀薄溶液，烴基與硅的比例(R/Si)約為1.5，以得到濃稠均勻的混合物，然后在給定溫度(約40℃)下放模中干燥。
活性元件31的第三個可能的成分包括0.278摩爾的CuSO4·4D2O；1.853摩爾的Li2SO4·0.8D2O；0.172摩爾的K2SO4；0.125摩爾的TiOSO4；和5％的烴基多硅氧烷樹脂的稀薄溶液，烴基與硅的比例(R/Si)約為1.5，以得到濃稠均勻的混合物，然后在給定溫度(約40℃)下放模中干燥。
使金屬鹽CuSO4、Li2SO4、NiSO4再結(jié)晶的重水(D2O)的量比計算的化學(xué)計量少20％，其目的在于減少靶子5的活化時間。
參照圖1，設(shè)備1還包括一個測量靶子5溫度的裝置33(例如熱電偶)，探測和記發(fā)射的中子的裝置34，測量γ射線發(fā)射的裝置35，所有這些裝置都置于反應(yīng)室2的近處；還有用于測量反應(yīng)室2內(nèi)壓力的裝置36，它連在反應(yīng)室2與閥29之間的導(dǎo)管8的一個支管上；以及為探測反應(yīng)室2內(nèi)氚的裝置37，設(shè)在沿導(dǎo)管8且在閥裝置4的下游處。
裝置33、34、35、36、37都是已知型號，所以不需詳述。
現(xiàn)在描述設(shè)備1的工作情況，假定泵裝置4的泵28已經(jīng)使反應(yīng)室2內(nèi)的壓力達(dá)到非常低的值(千分之幾毫米汞柱)。
在實際使用中，當(dāng)閥17打開時，氣態(tài)的氘流入導(dǎo)管7，并通過減壓裝置18進(jìn)入離子化部件16，在此被離子化并以氘流的形式提供給反應(yīng)室2。更詳細(xì)一些講，氣態(tài)氘被裝置21所產(chǎn)生的高頻磁場的電磁激勵而離子化，并被由兩電極25產(chǎn)生的電場輸送給反應(yīng)室2，在兩電極之間維持著數(shù)千伏特的電位差。
同時，電源11最好能在電極12與靶子5之間維持2到10千伏的電位差，但并非必須，這樣，一旦氘進(jìn)入反應(yīng)室2，就會被室2內(nèi)的電場作用而向靶子5傳送，并如圖3所示那樣轟擊靶子5，該圖表示了每秒產(chǎn)生的中子與施加的加速電壓之間的函數(shù)關(guān)系。
在轟擊靶子5之前，由聚焦裝置13提供氘流，因此可以使氘集中為一束很窄的氘流束，以適合于撞擊活性元件31。
緊接著氘流束沖擊活性元件31，裝置33探測靶子5的溫度下降，裝置36探測反應(yīng)室2內(nèi)的壓力下降，這些現(xiàn)象可以解釋如下，射向活性元件31的氘被吸收，接著由于吸熱核反應(yīng)，進(jìn)入活性元件31晶格點陣的氘因催化作用而分解式中“D”指氘原子，“n”指中子，“p”指質(zhì)子。
接著，裝置33探測靶子5的溫度急劇增加(達(dá)約1000℃)，當(dāng)裝置34、35、37分別探測到中子流(可達(dá)每秒105中子)大于自然流量幾個(3-5個)數(shù)量級時，包括γ射線和x-射線的各種波長的電磁波大量發(fā)射，產(chǎn)生氚；這一現(xiàn)象可以解釋為由于下列放熱反應(yīng)而引起的低溫核聚變反應(yīng)的開始。
I)II)式中“D”是指氘原子，“T”是指氚原子，“3He”是指氦-3原子，“n”是指中子，“p”是指質(zhì)子，“γ”是指發(fā)射γ射線。
更詳細(xì)一些講，放熱反應(yīng)(I)可能是下列反應(yīng)的總和結(jié)果放熱反應(yīng)(II)可能是下列反應(yīng)的總和結(jié)果放熱反應(yīng)(I)涉及氚的生成，進(jìn)一步的低溫核聚變反應(yīng)可能由于下述放熱反應(yīng)而開始III)式中“D”是指氘原子，“T”是指氚原子，“4He”是指氦-4原子，“n”是指中子。
從產(chǎn)生了大量能量的觀點，放熱反應(yīng)(III)可以解釋靶子5溫度的急劇升高(實驗中達(dá)到了約1000℃)。
如果給定活性元件31以不同的原始成分，則下列其它類型的低溫核聚變反應(yīng)也會發(fā)生
在工作中，實驗表明電極12與靶子5之間電位差的減少會立刻引起溫度的急劇增加，同時開始核聚變反應(yīng)，但并不導(dǎo)致中子流按比例的減少(電位差由5千伏降到3千伏時，單位時間發(fā)射的中子數(shù)約減少25％)。
因此，本發(fā)明所提供的方法包括向反應(yīng)室2內(nèi)提供正氘離子流，反應(yīng)室內(nèi)安裝有在其晶格點陣中含有氘原子的靶子。接著，使正氘離子流向反應(yīng)室2內(nèi)的靶子輸送，使正氘離子流轟擊靶子5而產(chǎn)生射入的正氘離子與靶子5中一些原子間的核聚變反應(yīng)。
更詳細(xì)地講，向靶子5輸送正氘離子的步驟包括由電場加速正氘離子流，對正氘離子流聚焦使其在轟擊靶子5之前成為集中的流束。
在所示例子中，向反應(yīng)室2提供正氘離子流的步驟包括從罐15引來氣態(tài)的氘原子，接著使其離子化以形成可向反應(yīng)室2提供的正氘離子流。
很明顯，可以對這里圖示和說明的方法與設(shè)備1進(jìn)行一些改變，而不脫離本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種由核聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量的方法，其步驟包括——向反應(yīng)室(2)提供正氘離子流，反應(yīng)室(2)內(nèi)包含在其晶格點陣中有氘原子的靶子(5)與活性金屬原子；以及——在反應(yīng)室(2)內(nèi)，使所述正氘離子流射向靶子(5)，這樣正氘離子流就會轟擊靶子(5)而產(chǎn)生射入的正氘離子與靶子(5)自身成分中一些原子之間的核聚變反應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述向靶子(5)輸送正氘離子的步驟包括由電場加速所述正氘離子流。
3.如權(quán)利要求1和/或2所述的方法，其中所述向靶子(5)輸送正氘離子的步驟包括對所述正氘離子流聚焦使其在轟擊靶子(5)之前成為集聚的流束。
4.如上述任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述向反應(yīng)室(2)提供正氘離子流的步驟包括從罐(15)引來氘原子，接著使所述氘原子離子化以形成所述正氘離子流。
5.一種由核聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量的設(shè)備，其特征為，它包括一個反應(yīng)室(2)；一個裝入所述反應(yīng)室(2)的靶子(5)；一個與所述反應(yīng)室(2)相連的正氘離子源(3)；一個與反應(yīng)室(2)相連的泵裝置(4)，以保持所述室(2)內(nèi)的真空狀態(tài)；在所述靶子(5)的晶格點陣中有氘原子；所述正氘離子源(3)向反應(yīng)室(2)提供正氘離子流，所述正氘離子流轟擊靶子(5)中的所有元素而產(chǎn)生射入的正氘離子與靶子(5)自身原子之間的低溫核聚變反應(yīng)。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征為，所述反應(yīng)室(2)包括加速器(10)，用以向所述靶子(5)輸送正氘離子流和加速正氘離子流。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征為，所述加速器(10)包括至少兩個安裝在反應(yīng)室(2)內(nèi)的電極(5、12)；和一個用來維持兩電極(5、12)間的以任何方式可變的電位差的電源(11)；所述電極(5、12)中的一個由靶子來擔(dān)任。
8.如5-7中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征為，反應(yīng)室(2)包括一個聚焦裝置(13)，所述正氘離子流轟擊到靶子(5)之前通過該聚焦裝置，聚焦裝置(13)對正氘離子流聚焦使其成為集聚的正氘離子流束。
9.如5-8中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征為，靶子(5)包括一個外殼(30)，它大致上是一個帶有面向所述聚焦裝置(13)的空腔(31a)的杯狀物；活性元件(31)置于外殼(30)之內(nèi)，大體上是一個帶有面向所述聚焦裝置(13)的空腔(31a)的杯狀物；所述活性元件(31)被所述正氘離子的集聚流束所轟擊。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征為，所述外殼(30)由金屬材料制成。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征為，所述外殼(30)由不同金屬材料的交互墊圈(32)堆砌而成，并由夾緊裝置固定在一起。
12.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征為，所述活性元件(31)由金屬鹽的集合體組成。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征為，一些金屬鹽屬于包括硫酸鐵、硫酸鎳、硫酸鈦和硫酸鉀的硫酸鹽類。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征為，金屬鹽可以從硫酸銅、硫酸鋰中選擇，所述硫酸鹽含重水。
15.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征為，由于吸熱催化劑的分解反應(yīng)，活性元件(31)吸收入射的正氘離子。
16.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征為，所述正氘離子源(3)包括一個裝有氣態(tài)氘離子的罐(15)，以供給所述反應(yīng)室(2)；一個位于所述罐(15)與反應(yīng)室(2)之間的離子化部件(16)，將氘原子離子化，以正氘離子流的形式供給反應(yīng)室(2)。
全文摘要
一種產(chǎn)生低溫核聚變反應(yīng)的實驗設(shè)備(1),其中由離子源(3)將正氘離子流供給反應(yīng)室(2),室內(nèi)安裝有由活性元件(30、31)和含重水的金屬鹽的集合體所構(gòu)成的靶子(5),保持反應(yīng)室內(nèi)真空的泵裝置(4),反應(yīng)室(2)有一個用于加速正氘離子的加速器(10),它在反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生電場以輸送和加速氘離子到靶子(5)的活性元件,由此開始射入的氘離子與活性元件的一些原子間的核聚變反應(yīng)。
文檔編號H05H1/22GK1251199SQ98803492
公開日2000年4月19日 申請日期1998年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月20日
發(fā)明者倫茨歐·博斯科里 申請人:倫茨歐·博斯科里, 戴維·安東尼·卡佩萊蒂