[发明专利]基于均衡式等离子体束配置的中子源

摘要

一种用于由热核聚变反应生成中子源的系统，包括一个反应室和若干粒子束发射器。反应系统具有至少四个粒子束发射器，被空间支撑在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，以引导在三维空间中空间对称的多个等离子体束。等离子体束中的每个被引导朝向几何中心中的一个等离子体区域。该等离子体区域的稳定塌缩允许可控的且足够长的约束时间，该约束时间结合必需的温度条件和密度条件可引燃并维持聚变反应并实现净能量输出。可选地，激光束或其他输入能量设备也可被定向在公共聚焦区域周围并朝向该公共聚焦区域，以将高能激光束引导到等离子体球处，从而引发辅助聚变反应。该热核反应系统可以被用作核电反应堆的中子源。

主权项

1.一种用于由热核反应生成中子源的系统，所述系统包括：/n一个反应室；/n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；/n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/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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。/n