[发明专利]虚粒子等离子发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其是涉及一种虚粒子等离子发电装置。

背景技术

ToKamak(即托卡马克)乃俄文缩写的音译，原意为“载电流的环形捕集室”，中译文简称为“环流器”。ToKamak装置是1950年苏联科学家萨哈罗夫和塔姆提出来的，用磁场来约束等离子体中带电粒子使其不逃逸掉的方法，简称“磁约束”容器(或装置)。ToKamak的工作原理是：利用磁场来约束等离子体中的带电粒子的运动轨道，使带电粒子绕着磁场生成的磁力线轨道运动。实际使用时，人工给ToKamak装置制造一个外加的环向磁场Bp，使plasma带电粒子绕着磁力线做拉莫运动，此时存在一plasma电流Ip，这个电流则会产生一个环向磁场Bφ，这时在plasma带电粒子上则同时存在两个磁场的叠加，生成总的磁场B：BA＝Bφ+Bp，总磁场B的磁力线沿着环面绕行而形成一个磁面，从而将plasma带电粒子约束住，这个ToKamak装置则称为环形环流器，即轮胎式环流器。

当今国际上所采用的磁约束装置，都是按ToKamak的工作原理和装置来进行的，虽进行过若干次改进，但至今仍无法连续进行发电。ToKamak装置是美、苏首脑1958年合作，联合设计建造的国际热核聚变反应堆ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)，目前国际上参加ITER计划的正式成员国包括中国、欧盟等家、俄国、美国、日本、韩国、印度。2005年正式选定法国Cadaracbe为ITER的厂址，计划2018年左右建成，ITER计划已进入实质性阶段。ITER的磁体被浸泡在-269℃的低温液氮中的超导线圈来生成，采用电磁波或高能粒子束加热，可以将堆芯plasma加热到超过一亿度，实现核聚变，产生热功率500MW，增益高达十倍。

但是，ToKamak装置在实际使用过程中存在以下缺陷和不足：第一、ToKamak轮胎式结构失稳，由于ToKamak中存在大量的中性粒子(这是发电的必备条件)，而磁场虽然可以控制带电粒子的运动轨道，但是无法控制中性粒子的运动轨道。大量存在的中性粒子，由于粒子分布不均，因而粒子碰撞进行能量交换的同时，粒子相对运动耗损摩阻能量，则粒子在输送和离子迁移过程中，其压力场、密度场、时间场均不稳定，易发生形态结构失稳。plasma带电粒子与中性粒子结构失稳轨道发生干涉，致使ToKamak环向电流熄灭，电压出现负尖峰，从而破坏离子导路，无法发电，这一点已被大量实验所证实，并记录在案，包括Mirnow振荡、锯齿振荡、VDE和Halo电流、ELMS、Fishbone稳定性、误差场稳定性以及锁模现象和plasma破裂。在放电中发生破裂(disruption)即plasma撕裂模迅速发展，所生成的磁导结构与容器器壁发生直接热接触或者plasma位形不稳定(失稳)，使plasma柱整体碰撞，造成强力相互作用，引起大量杂质进入plasma中，使plasma急冷，并使得电流通道(导路)发生堵塞，最终使得plasma中热能及周围导体中所储存的磁能在瞬时(＜ms)释放出来，造成灾难性后果。在实践中，大量发生电流极限破裂(plasma总电流超过其稳定性极值)、密度极限破裂、平衡位置控制失控、电流上升过快、比压极限破裂等一系列破裂，均证明轮胎式结构失稳。综上，进一步说明：中性粒子的自由能导致的plasma带电粒子失稳是由轮胎式结构失稳所造成的。第二、ToKamak容器能级不足，要连续发电的充分条件是具备强核力(≥10³Gev)，必须能将分子原子燃料通过高能转变为Q(夸克)-G(胶子)或F(费米子)-B(玻色子)燃料才有可能，而ToKamak容器电磁力的能级与强核力相差10²量级，这是ToKamak力莫能及的。当然，目前国际上所有电源装置并不是都要求强核力发电，用化学电源ev‰都可以，这不是ToKamak核聚变的发电目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种虚粒子等离子发电装置，其结构简单合理且使用操作简便、使用效果好，不仅能连续稳定地输出最大能量的电功率，而且成本低、所用燃料少且具有洁净燃料的功能。