[发明专利]产生能量的装置和产生能量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将在正常温度下产生的核聚变能量转换成热能或电能的能量产生装置和方法。具体地，其包括一种用于开发物理环境使得可以克服原子核间库仑势垒从而促进正常温度下的核聚变反应而不需要强磁场来限制高温等离子体的能量产生装置和方法。该装置和方法允许电离工作流体以便不断维持作为阳离子存在于流体中的原子核之间的核聚变反应。可以使系统适于从核反应能获得热能或电能。

背景技术

用于产生核能的通常方法通过聚变轻核产生重原子核的核聚变，或者通过重核分裂成较轻核的核裂变来使用原子核。由于核聚变发电消耗在海水中大量存在的氘作为原料，因此可以方便地使用核聚变发电。核聚变发电与核裂变发电相比还具有大的质量亏损，核裂变发电使用相对稀缺的铀作为原料。

在此，核聚变指通过当两个轻原子结合成一个重原子时产生质量亏损而放出大量能量的一种现象。这种核聚变的一个实例是氢聚变。

虽然核聚变比核裂变更适合产生能量，但其实施还存在许多问题。

尽管当氘核彼此接近至1费米内时可以聚变，但这非常难以实现，因为聚变只能在等离子态中产生，并且如果这种高温等离子体必须不断受到限制，那么其在接触其它材料例如容器的壁时非常快速地冷却。即，如果以传统方式提取能量，那么达到10⁷～10⁸K温度范围的高温等离子体必须通过强磁场充分限制在真空容器中，以维持高密度。目前的技术水平还不能够实现这一点。

如上所述，使用核聚变反应，用于核聚变反应的原料是充足的，并且核聚变反应不会导致环境污染或全球变暖问题，并且如下所述，所需的装置易于实现。

发明内容

技术问题

本发明的开发部分是用以克服现有技术中的上述问题。因此，本发明的一个目的是提供一种能量产生装置和方法，其用于促进能够克服库仑势垒的物理状态(physical regime)从而促进在正常温度下的核聚变反应而不需要用以限制高温等离子体的强磁场。这通过电离工作流体从而不断维持作为阳离子存在于流体中的原子核之间的核聚变反应来实现。可以使系统适于从反应能获得热能或电能。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种产生能量的装置，包括：适合产生电离和核聚变反应的工作流体；设计为以预定压力供应工作流体的输出泵；通过输出泵提供并循环工作流体的工作流体供应单元；具有用来引导由工作流体供应单元提供的工作流体的入口和出口和连接所述入口和出口的具有不同直径的多个通道的电介质体；至少一个具有至少一个通孔的金属插入件，其通过插入到电介质体的通道内而使工作流体穿过所述通孔从而电离工作流体；具有至少一个通孔的介电插入件，其通过插入到电介质体的通道内而使工作流体穿过该通孔从而提供由于空化发射(cavitation emission)而促进核聚变反应的环境；以及至少一对金属构件，用来控制电离的工作流体的极性或通过插入到沿垂直于其轴的方向拦截电介质体通道的孔中而收集电流(collect electricity)。

根据本发明的工作流体选自：电阻率大于10⁶Ω·m的高纯轻水；轻水和重水之间的混合比在100∶1至100∶30范围的电阻率大于10⁶Ω·m的高纯混合流体；或者粘度在5至30范围的矿物油。

此处，用于产生能量的装置进一步包括：当工作流体是轻水或轻水和重水的混合物时，用于将轻水和混合流体纯化为电阻率大于10⁶Ω·m的高纯度以向工作流体供应单元供应纯化的轻水或混合流体的纯化单元。

根据本发明的纯化单元包括：用于通过轻水入口接收来自外部来源的轻水以初始纯化所接收的轻水的第一纯化单元；用于仅储存经过第一纯化单元的轻水或用于使通过重水入口供给的纯重水以预定比率与经过第一纯化单元的轻水混合的第一储水槽；用于再次纯化暂时储存在第一储水槽中的混合流体的第二纯化单元；用于暂时储存高纯度轻水或经过第二纯化单元的混合流体的第二储水槽；以及提供在第二储水槽出口处用于通过将轻水或混合流体加压到1巴至200巴的压力而将高纯轻水或混合流体通过供应出口供应给工作流体供应单元的输出泵。

此处，第一纯化单元和第二纯化单元可以包括微过滤器、反渗透过滤器、组合过滤器和至少一个中间增压泵，并且输出泵是用来向工作流体同时施加预定频率的压力脉冲和平均压力的齿轮泵、活塞泵或叶轮泵之一。