[发明专利]在氢(或同位素)等离子体中的核聚变进行控制的装置

说明书

本发明涉及一种用于起动和控制核聚变反应的装置（以下简称为“超导接合器”），特别是为起动和控制氢（或，同位素）等离子体中核聚变反应，以便提供一种实际上非放射性的，可以使用的功率输出，例如，热电厂的功率输出。

本发明装置的运行，基本上根据两种物理性能。第一个性能是，众所知的并涉及装置中超导材料的磁性行为。第二个性能为本发明人所发现而涉及通常围绕超导线圈形成的，反应和感应电能的集积和储存。该超导线圈是由一个开关电源控制，在氢（或同位素）等离子体中放电，以便起动，实质上非放射性的，具有可靠功率输出的受控核反应，它可以用来装备一个相对地来说不昂贵，而在技术和环境上可接受的热电厂。

超导性是由荷兰物理学家H、K奥纳（HeiKe  Kamerlingh  Onner）在1911年首先发现的，他指出：在极低温度时某些金属可能没有任何种电阻而导电。

图1表示正常的和超导金属的电阻随温度的变化。多数金属的电阻是连续地变化。但是，超导金属在一定临界温度“Tc”时，出现突然的变化，使其电阻实际上变为零。图2表示由导线所制成的超导线圈1，置于杜瓦瓶2里，浸没在液体氦中3。该导线可以由开关4短路。随着所说开关4打开和第二开关5关闭，由电流6所提供的电源“i”，在室温下就通过正常的铜导体7，流过所说的线圈1。

在这种条件下电流“i”通过所说的超导线圈1并产生磁场“H”，该磁场能由处于所说杜瓦瓶2外面的磁针8检测出来。接着关掉所说开关4并打开开关5，这样所说的超导线圈1就被短路，而由电源6来的电流“C”就停止。但是，可以看出，磁针仍然呈现原来那样相同的偏转，尽管实事上电源6已经断开，还是检测到所说电流“i”通过所说的超导线圈1流动。该电流“i”现在称为“持续电流”，保持恒定达数小时，没有引起磁针8偏转的任何改变，直到保温瓶2中的液态氦3完全蒸发，实验上证明：超导线圈1一点也不出现任何电阻。

实事上，对这些超导材料，除了温度“T”和外磁场“H”外，还应该考虑到由其磁感应“B”表示的超导体内部的磁场。这三个变量（“T”、“H”、“B”）在苗卡完座标中，确定了一个限定的临界表面区域，如图3所示，它将在所说表面下方的无阻抗“超导性”区域与处于所说表面上方的“正常电阻”区域分开来。

图4表示在感应平面“B＝0”的情况下，图3临界表面的断面表示为一个近抛物线的曲线，该曲线将所说的金属为超导体的区域与正常的导体区域划分开。在图4中，在“临界点”“Tc”下，很小的磁场“H”就足以毁坏，在某些材料中可能呈现的“超导传导性”。不同材料之间临界点温度的变化，汞是4.1°K、镉为0.56°K、镍为9.0°K等等。在这些条件下，低于“Tc”温度小的减少，例如M，纵使有磁场“H”存在，该金属也将维持其超导性，只要磁场保持在其临界值之下，现在临界值是“Hc”。

另一方面，所说的临界值“Hc”沿轴T＝0°K上的位置也随材料而变化，这些值对于汞、镉和镍分别是400、30和1，700奥斯特。因此，与垂直线“MPN”相应的等温线，可以表示成图5所示那样的“H×B”图，其中，对于“H＜Hc”来说，超导体完全容易排开内磁场，就是说，“B＝0”并成为一种良好的抗磁性材料，如图6a所示。对于“H＝Hc”就是说，当外磁场“H”等于临界磁场值“Hc”时，正常相和超导相两者可以共存（图5中的破折线）。当“H＞Hc”，超导恢复到其正常的电阻状态，这里“B＝H”如图5所示（45°倾斜的直线）和图6b所示。换句话说，在超导球内，磁场被材料排开（图6a），而这种效应叫作梅斯纳效应。但是如果磁场增强直到比临界场“Hc”更大，它穿过该材料并毁坏其超导性（图6a和b）。

再参见图4，考虑矩形“ABCD”并假设一个空心的超导球，最初位于点“A”如果该球沿所说矩形从“A”到“B”到“C”到“D”移动，然后沿另外的路线，即从“A”到“D”到“C”到“B”运动，其磁性行为将如下：在线段“AB”温度将降低，具有零的外磁场。而当球通过“Tc”时其电阻就变为零。在线段“BC”上围绕该球的磁场，将由零增加到某个比其临界值小的值“C”。由于该球现在处于超导状态，外磁场的增加，就由该球表面上超导电流减小所补赏而磁通就不能透过该球，它的作用就象一种理想的抗磁材料。这就造成磁力线绕球的赤道聚集，因为很容易通过合适的装置探测出来。在下一个线段“CD”，球将以具有常数值的外磁场加热从“C”到“D”，这样，表面上超导电流将逐渐消失。当它沿着从“C”到“D”的路径，通过点p时，球的超导条件被破坏，而外磁场在该点上透过该球，而在点“D”内，外磁场有相同的值，即“B＝H”。