[发明专利]粒子回旋加速式原子炉

说明书

技术领域

此发明所属核物理技术领域，以及核能发电、原子炉的小型化。 

背景技术

目前的原子能发电为U-235裂变，核反应堆的转化率较小，产生的核废料有很强的放射性，不容易处理，其能量转换是核反应中释放出的能量转换为水的内能，使水沸腾带动发电机发电，当水泄漏时会污染环境。 

发明内容

原理简要 

粒子回旋加速式原子炉是一种小型的原子反应炉(小型的核反应堆)，比现有的核反应堆体积要小，无污染，使用的寿命比现有的核反应堆使用时间长，更加安全，是一种小型的核能电源.其基本原理是通过回旋粒子加速器加速质子，始质子撞击炭12原子核发生核反应，因为核反应的能量是以γ射线的形式放出，所以在原子炉中能量转化是通过用核反应过程中放出的γ射线照射靶核，始靶核发生核反应，放出α粒子，再把α粒子的动能转化为电能供给用电器. 

原理 

粒子回旋加速式原子炉式通过碳氮氧循环发生和聚变，是一种小型的原子能发电装置，就是让质子在回旋粒子加速 器中加速，质子经过加速后射出回旋粒子加速器并射向环流器中，射入环流器后与被悬浮的原子核碰撞发生核反应，其核反应为一个质子入射碳-12原子核生成氮-13射出γ光子放出1.95兆电子伏特的能量： 由于氮-13的原子核不稳定，通过β⁺衰变，衰变成碳-13放出2.22兆电子伏特的能量： 质子再次入射碳-13原子核，生成氮-14和一个γ光子放出7.54兆电子伏特的能量： 质子再次入射氮-14原子核生成氧-15和一个γ光子释放7.35兆电子伏特的能量： 

由于氧-15原子核不稳定，通过β⁺衰变，生成氮-15放出2.75兆电子伏特的能量： 

质子再次入射氮-15原子核，生成碳12和氦-4放出4.96兆电子伏特的能量： 共释放能量26.77兆电子伏特，其中只有中微子带走很少的能量外其他的能量都可以利用，在核反应中会产生两个正电子，这两个正电子与核反应炉中β粒子源(负电子源)发出的负电子发生对撞，从而湮灭产生两个γ光子： β源是利用β^-衰变产生的负电子进入加速器与电子发生湮灭释放能量. 

原子炉中始原子核发生核反应的部分是环流器，环流器中被悬浮的碳-12原子核与回旋粒子加速器射出的质子产生猛烈的撞击发生核反应，回旋粒子加速器由两个半圆形铜盒 组成，称为D形电极(或D形盒).两个D形电极与高频振荡器相连，使两电极间产生高频交变电场.同时，两个D形电极放在恒定的匀强磁场间.当两电极间的离子源发射出带电粒子时，这些粒子在电场作用下进入D形盒内，D形盒内无电场(被D形盒屏蔽)但有垂直于D形盒的磁场，使带电粒子作圆周运动.在核反应过程中一个入射道可以对应几个出射道，每个出射道所占的几率不同，在以上核反应中会产生几种分支，一种是氮15原子核吸收一个质子生成氧16和一个γ光子，放出12.13兆电子伏特的能量： 

氧16原子核又吸收一个质子生成氟17和一个γ光子，产生0.6兆电子伏特的能量： 

氟17原子核由于不稳定会通过β⁺衰变方式衰变成氧17，放出2.76兆电子伏特的能量： 

氧17吸收一个质子生成氮14放出一个氦4原子核，释放1.19兆电子伏特的能量： 

O817+P11→N714+He24+1.19MeV.]]>