[发明专利]通过极限环螺旋扇形注入区的束流连续注入方法

权利要求书

1.一种通过极限环螺旋扇形注入区的束流连续注入方法，在轴对称恒定电磁场二极磁铁上 下磁极间隙间，放置有用于实现束流碰撞聚变反应的真空室，真空室的中心与磁中心重 合，真空室的中心面与磁中心面重合，其特征在于，磁中心面上磁场垂直方向分布以粒 子平衡轨道分为内或外两个区域，其一仍保持劳伦斯经典回旋加速器磁场旋转对称分 布，另一区域是由正整数N≥1个螺旋扇形周期结构组成，每个周期结构中有一个极限 环螺旋扇形注入区，相应扇形区域的极限环与平衡轨道圆弧段重合，与不存在极限环的 劳伦斯经典回旋加速器螺旋扇形区组成双单元聚焦系统，由加速器产生的带电粒子束， 如说明书附图5中箭头1所示，由外缘如图5中箭头1所示的束流注入口注入，经过极 限环内螺旋扇形区域，或者经过极限环外螺旋扇形区域，直接注入到束流碰撞聚变反应 堆真空室内平衡轨道循环束流相空间稳定区域内，连续注入束又可以沿真空室内闭合平 衡轨道形成稳定环流，由此形成N≥1个束流三通区域，也形成如图5中箭头1所示的 N≥1个束流注入口。由此做成用以实现热核聚变反应的装置，称为具有极限环螺旋扇 形区的连续注入束流碰撞聚变反应堆。

2.如权利要求1所述通过极限环螺旋扇形区的束流连续注入方法，满足上述特定磁场分布 要求的磁极面结构可按照如下方式建造，在磁场沿方位角方向均匀分布的磁镜或经典回 旋加速器二极磁铁上下磁极面上，在平衡轨道内上下磁极面上附加N≥1个螺旋形垫铁； 或者在平衡轨道外上下磁极面上刻有N≥1个螺旋形沟槽，形成相应通往极限环的螺旋 扇形区域，并选择极限环正好是磁中心平面上粒子平衡轨道的一部分。

3.如权利要求1所述通过极限环螺旋扇形区的束流连续注入方法，在上下磁极面以粒子平 衡轨道圆分为内外两个区域中，其中之一有不少于一个极限环螺旋扇形注入区，其中磁 场径向梯度指数小于负1，并满足如下积分关系

re·θe′=-I(re)+ri2·θi′re=-ep·1re∫rirer·B(r)·dr+ri2·θi′re=1---(1)]]>

螺旋扇形区中线表示为如下指数曲线方程

r＝a+b·e^-θ/c    (2)

根据(1)式确定粒子运动螺旋轨道曲线，采用最小二乘法求得(2)式中a，b，c三个常 数，使该扇形区中粒子运动方程存在极限环，并与平衡轨道圆弧段重合，如上图5中箭 头1所示，特定入射条件的粒子通过极限环螺旋扇形区可以连续注入到平衡轨道上。