[发明专利]基于均衡式等离子体束配置的中子源

权利要求书

1.一种用于由热核反应生成中子源的系统，所述系统包括：

一个反应室；

至少四个粒子束发射器，所述至少四个粒子束发射器在空间上被支撑在该反应室的一个公共聚焦区域周围，且被定向成朝向该公共聚焦区域，用于引导来自所述粒子束发射器的至少一种热核燃料类型的赋能粒子作为多个粒子束在该公共聚焦区域处对称地会聚，以引发热核反应；

至少四个粒子束接收器，所述至少四个粒子束接收器在空间上被支撑在该公共聚焦区域周围，且被定向成朝向该公共聚焦区域，每个粒子束接收器与所述至少四个粒子束发射器中的对应的一个粒子束发射器相对地定位；以及

至少一个电压源，所述至少一个电压源被操作性地耦合到每个粒子束发射器及与该粒子束发射器对应的粒子束接收器，用于生成通过每个粒子束的电流；

其中所述至少四个粒子束发射器中的所述至少一个粒子束发射器还包括一个电磁系统，所述电磁系统用于生成电磁场，以为所述粒子束管内的、处于高能等离子体状态的赋能粒子提供径向约束和轴向加速；

其中所述电磁系统和所述至少一个电压源被配置成在一个闭合电回路中生成等离子体束，所述闭合电回路经过所述等离子体束以及经过位于所述公共聚焦区域处的等离子体球体；

其中所述至少一个电压源被配置成提供足够高的初始电压，以使所述至少四个粒子束发射器中的所述至少一种热核燃料类型的粒子带电；

其中当所述至少一种热核燃料类型的粒子进入所述至少四个粒子束发射器时，燃料粒子在所述至少四个粒子束发射器中最初处于相对低的温度，且其中所述至少四个粒子束发射器中的每个粒子束发射器内的至少一种热核燃料类型的粒子由于在进入所述至少四个粒子束发射器之后通过所生成的电流进行焦耳加热而转变成闪电束形式的等离子体；

其中所述至少一个电压源被配置成生成至少一个足够大的DC电流、AC电流或脉冲电流，所述DC电流、AC电流或脉冲电流能够使所述多个粒子束中的每个粒子束箍缩成一个连续的闪电束，所述连续的闪电束具有与自然界中的普通闪电束的电流水平、直径、速度和温度类似的电流水平、直径、速度和温度，由此由于在电磁场下的径向塌缩而在等离子体球体内部形成一个热且致密的核心，该核心能够维持稳定且持续的聚变反应；

其中所述至少一个电压源被配置成生成多个足够大的AC电流或脉冲电流，所述AC电流或脉冲电流被布置成生成指向所述公共聚焦区域的冲击波，以使所述等离子体球体处的能量集中度最大化；

其中所述脉冲电流包括具有微秒量级的持续时间的电脉冲，所述电脉冲间隔开毫秒量级的时间周期；

其中所述多个粒子束中的每个粒子束在相邻脉冲之间保持足够热以传导电力。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少四个粒子束发射器被支撑且被定向成使得每个粒子束之间的角度为约109.5°。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少四个粒子束发射器中的至少一个粒子束发射器包括一个粒子束管，所述粒子束管至少部分地由高熔点材料组成，所述高熔点材料具有的熔点显著高于处于高能等离子体状态的赋能粒子的平衡温度。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述粒子束管至少部分地由包括高熔点材料和另一种材料的两种材料组成，且其中所述粒子束管的内部圆柱形表面涂敷有一层所述高熔点材料。

5.根据权利要求3或4所述的系统，其中所述高熔点材料包括钨或石墨。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述电磁系统包括一个电压供应部，该电压供应部被电耦合到所述粒子束管且被配置成在所述粒子束管的、在第一端部和第二端部之间延伸的导电外部圆柱形部分中生成初级电流，以在处于高能等离子体状态的赋能粒子中生成大致上轴向流动的次级电流，该次级电流用于在所述导电外部圆柱形部分内生成朝内指向的径向力场，以促使处于高能等离子体状态的带电粒子朝向所述粒子束管的中心轴线并以使处于高能等离子体状态的赋能粒子朝向所述第二端部加速。