[发明专利]伽码激光或伽码射线实现可控核聚变的方法与装置

摘要

伽码激光或伽码射线实现可控核聚变的方法与装置，属核能源领域。其装置由伽码激光或伽码射线发生器、中子束或正离子束、由聚变材料制作的靶球、约束靶球等离子体的磁约束装置或激光惯性约束装置构成。伽码光子能量等于将靶核激发到较长寿命激发态的能量，伽码激光或伽码射线对称地辐照靶球，吸收伽码光子的靶核处于激发态。以普通激光或激光尾波将靶球等离子体加温到聚变温度，使中子束或正离子束入射靶球等离子体。处于激发态的靶核与中子或正离子聚变温度显著低于处于基态的靶核与中子或正离子聚变温度，从而劳逊判据容易实现，聚变反应能够发生。

主权项

伽码激光或伽码射线实现可控核聚变的方法与装置，其特征是是，这种装置由伽码激光或伽码射线发生器、中子束或正离子束、由聚变材料制作的靶球、约束靶球等离子体的磁约束装置或激光惯性约束装置构成；其中聚变材料的原子核有激发态，激发态之一的寿命τ相对较长，长于1_fs，其能量本征值E_e相对较高，高于0.4MeV；伽码激光或伽码射线的频率ω_γ满足这里m是用于聚变原子核的质量；伽码激光或伽码射线发生器对称地分布在靶球周围、对称地辐照靶球，辐照的时间等于等离子体态的靶球被约束的时间；伽码激光或伽码射线的总能流密度I_γ满足式中，σ_γe是聚变原子核对伽码光子的吸收截面；吸收能量为伽码光子的核处于能量为E_e的激发态；设激发态核温度为T_nF或T_pF时，能够分别与动能为E_n的入射中子、或动能为E_p的入射正离子发生聚变，以普通波长激光或激光尾波将靶球等离子体加温到T_nF或T_pF，并开动中子源或正离子源，使得动能为E_n的中子或动能为E_p的正离子入射到靶球，中子束的总能流密度I_n、离子束的总能流密度I_p分别为$I_n\≈\frac{E_n}{{\mathrm{\σ}}_{nN}\mathrm{\τ}},I_p\≈\frac{E_p}{{\mathrm{\σ}}_{pN}\mathrm{\τ}},---\left(3\right)$式中σ_nN、σ_pN分别为聚变核吸收动能为E_n中子或动能为E_p离子的吸收截面；提高T_nF或T_pF，则可减小E_n或E_p，反之，降低T_nF或T_pF，则需增大E_n或E_p，根据具体条件确定T_nF或T_pF和E_n或E_p；靶核吸收这样的中子或离子后，发生聚变反应，并释放出能量。