大规模生产廉价能源用氢的制作方法

1.本发明涉及应用核聚变能热解水制氢用于取代有碳能源的生产系统，属于可再生新能源开发生产领域


背景技术：

2.大规模生产廉价能源用氢、整体取代化石和有碳能源是我们社会主体能源寻求的发展、升级趋势，在这方面，暂时还无人涉及。发明人长年投入热解水制氢项目研究，1988年获基础理论突破、解决了炽热氢氧瞬间分离等问题。2005年申报发明专利申请《一种制造廉价液氢的方法》和《一种廉价安全、运输运输氢的方法》。2011年发表的《利用氢为载体，大规模储存核能的技术和应用》受核工业部总工程师前张副部长赞赏、论文获甘肃省2011年学术年会三等奖。本发明是根据热解水制氢理论最新推出的利用核聚变能生产廉价能源用氢的技术和方案之一。
3.科技界对储存聚变热团研究已具初步成果、保存热团时间已达百秒以上，系统和主流科技界研发企图长期保留热团目标不同点是；本发明利用水热解反应是极强吸过程的特性、全力尽快熄灭热团促成聚变能转化为氢能的工艺目标。


技术实现要素：

4.和平利用聚变能、必先克服巨大的爆炸力、冲击波、反应释放出的超强能量和上亿度超高温，参照1952年美国在深海爆炸氢弹开创的利用水和水的压力化解聚变反应強大破坏能力的先河，本发明涉及的反应堆采用内外双堆水下运行模拟深海高压环境的模式，内堆底面面积根据投入核素质量生成热团对水中周围升温后随着与热团空间距离增加而温度降低、取其递减降温到4500℃时(点)再
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2(m)为反应堆内堆底面半径。反应堆体为半园球形、堆高按球状內堆实际水容量≥聚变反应生成能所全部热解掉水的量的体积
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2设计，内堆要保证在任何状态下投入核素完全反应结束后堆内仍有足量的水存在。
5.外堆在内堆运行时起供水加压和应用其堆壁保温层使堆内温度不扩散到环境中去的作用。外堆壁由“纤维钢絲增强混凝土材料可组合式板块结构”(另案申请)配合鋼制龙骨网架构成，按承压需要组合成层(形)外加保温层。为形成针对内堆强大的水压、外堆容水量为内堆容水量2～4倍。事故或需要时内堆外壁事故网格开啟、储备水及时导入内堆，另有机械设备增加水压，同时全部开啟外堆出口，将内外堆中超高温过热体及时排出堆外。
6.为消除聚变点燃后产生的爆炸和冲击波危害、内堆在温度递减至3000℃左右区域设置冲击波“导向板”(另案申请)，导向板按图5所示，应用时每组3排，冲击波带动水流按箭头所示方向运动、在相互碰撞干扰过程中，可使破坏力减半。安装5～8组导向板和导向板加強筋系统可基本化解冲击波的危害。
7.爆炸力在水中表现和冲击波相似，内堆在导向板和导向板加强筋系统中同时并置安装具有对周围环境良好冷却降温功能的“受热面加强筋”(另案申请)，受热面加强筋和反应堆主体撑強结构“铸钢可组合撑強筋块”(另案申请)连接为一体、组合后可共同对抗高温
和任何量级的爆炸威力，铸钢可组合撑強筋块的强度根据选用材料和设计的宽窄厚薄而而定，组合成体后还可用组合的层数增加承重和抗爆能力、例如；采用普通钢厚12cm每层墙体抗爆能力380t/m2，如爆炸炸产生冲击力1000t/m2则采用
8.1000t/380t＝2
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6层≈3层
9.即对抗烈度为1000t/m2冲击波采用3层即可
10.聚变生成能量在水中基本表现为热能、形成的热团能将周围所有物质气化，气化形成超高温的过热混合体在高速上移过程中和水接触部分随时又产生剧烈水的热解反应、造成体积迅速膨胀使内堆压力无限增大、增大的压力迫使过热混合体高速通过外堆出口进入热解室中，这个过程非常快、所以聚变反应堆外应备有巨量空间、能保证瞬间可容纳超大量级过热混合体的“耐超高温热解室”(另案申请)。系统及时消化反应生成的超大量过热混合体、及时补充内堆消耗、缺失水份，便可维持反应堆正常运行。
11.由于热解水反应是极強吸热过程，反应堆排出高能热体质量庞大、所以热团将在很短的时间内熄灭。堆外海量的热解室瞬间接纳反应堆排出的全部高能热体并在很短的时间里完成热解、分离、冷却、储存作业，其中大量的生产能源用氢工序作业都在堆外进行，聚变反应堆工作只是在水的高压环境中完成核聚变、将反应生成向的高能热体及时排出堆外，所以本发明技术焦点是；1、提供一个模拟深海聚变环境、瞬间将生成的高能热体及时排出堆外。2、设置在堆外的庞大空间及时容纳热体产生热解反应、氢氧分离、冷却储存等工序需要的设备和环境。所以，本发明提出的利用核聚变能，大规模生产廉价能源用氢的系统是可行的，也是安全的。
12.内堆中4500℃～2500℃温度区域气体应该全是氢氧、提取这里气体到超高温热解室、再进入冷却室是系统另一出氢渠道。
[0013]“受热面凸起”(另案申请)的“耐超高温喷头”(另案申请)噴出的高压水墙厚薄、冷却系统正常工作、可影响热团存在时间。热团熄灭后曾经出现过的所有气化体将被还原，系统生成的氢氧纯度非常高，优质高纯度氢将给社会提供非常优秀的能源用氢。
[0014]
反应堆工作时间非常短暂，节约了大量人力物力、对设备维修和反应堆使用寿命等都呈现了无比的优越性。
[0015]
如发生反应堆内堆冷却系统故障，会造成内堆温度无限增大、受热面凸起部分熔化导至高压水墙出现空洞，内堆超高温等离子体替代了过热混合体、这时内堆堆顶事故喷头和外堆降温喷头启动工作，外堆备用水投入、瞬间可充满内堆，等离子热体面对过量的水瞬间消耗携带的全部能量变成氢氧，事故随即排除但聚变反应不会停止，拥入分离塔入口到分离塔室的气体只是氢氧，有部分氢氧被还原为水。待反应完成、对损坏设备更换维修后反应堆可继续使用，如果准备3条以上的备用冷却系统本发明提供的聚变反应堆事故概率和危害将非常小。
附图说明
[0016]
图1是反应堆内堆、外堆和堆外分离塔、热解室结构和功能示意图。
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图2是分离塔结构和功能示意图。
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图3是热解室结构和功能示意图。
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图4是内堆耐热和撑强系统结构连接示意图
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图5是内堆导向板结构和点阵对冲击波力消耗示意图
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图6是反应堆受热和温区、撑強网示意图
[0022]
图中1.热团，2.顶压壁，3.水帘，4.受热面凸起，5.受热面加强筋，6.导向板加强筋，7.导向板，8.内堆外壁，9.顶压水喷头，10.内堆出口，11.降温喷头，12.组合板块结构，13.堆壁保温层，14.外堆，15.分离塔，16.分离塔电极，17.热解室，18.热解室水帘喷头，19.热解室入口，20.热解室出口，21.内堆，22.堆顶壁事故喷头，23.内堆出口降温降温喷头，24.外堆出口，25.绝缘板，26.直流电场，27.分离室入口，28.分离室出口，29.铸钢可组合撑強筋块，30.可组合硼化锆结构块，31.冷却网通道，32.冷却水通道，33.石墨大孔砖，34.耐热砖凹槽，35.硼化锆内衬，36.受热面凸起喷头，
具体实施方式，
[0023]
1聚变点燃、反应堆內堆(21)中热团(1)形成，产生爆炸和冲击波带动水流向堆壁压去，如图6所示：覆盖(21)内壁前的导向板加強筋(5)和铸钢可组合撑強筋(29)配合，共同组成耐热、抗冲击波撑強系统，如图5所示：冲击波水流通过导向板(7)组合点陣时每层能量递减一半、经过4～8组(7)层后冲击波和爆炸危害将化解。如图1所示：(1)反应热团形成后周围所有物质被气化、形成超高温等离子热体，顶压水喷头(9)淋水，(1)上方反应剧烈、强大压力将(1)压向堆底、和(1)自身向上升力对冲、使其位置相对稳定，(21)巨大压力使超高温等离子热体携带大量热能上移通过顶压壁(2)和內堆出口降温喷头(23)经过内堆出口(10)和外堆出口(24))由于分离塔事故通道关闭，热体只能进入热解室(17)，完全热解后，如图3所示：经热解室出口(20)去分离塔(15)如图2所示；在分离塔中通过分离入口(27)进入直流电场(26)、氢离子带正电荷向固定在绝缘板(25)上的负电极运动，氧离子带负电荷、在(26)中向正电极(16)处运动，分离出的氢氧分别从分离室出口(28)进入储庫。另如图1所示：(1)受到(9)喷淋后产生爆炸式反应，由于反应激烈生成的超高温热体会携大量热能进入(17)中，这些携带大量热能的超高温热体是反应堆的主要产物，所谓直接利用聚变能热解水制氢系统实际上都在堆外设置巨大的(17)网陣中进行。
[0024]
由于反应堆在水中运行，如图6所示：(21)空间中和(1)间距导致的降温差很大，运行时受热面凸起(4)、(7)、(5)、受热面加强筋(6)的自冷式喷水系统工作对周围环境降温，受热面凸起喷头(36)喷出一扇厚厚的水帘(3)吸热，找出(21)中温度是4500℃～2500℃区域，提取该区域，如图2所所示：气体进入(27)、(26)中，收集(28)处气体便得到了氢，这里也是一项重要的产氢环节。
[0025]
待投入燃料耗尽，热团随之熄灭、反应停止。可停堆维修以待下次用。
[0026]
如图6所示：外堆(14)在(21)运行时主要起供水、提供压力和应用堆壁保温层(13)使堆内温度不扩散到环境中去。如图6所示：组合式板块结构(12)按承压需要组合成形。事故时如图1所示：(21)温度突然无限提高或冷却系统工作不正常，则全部开启(10)、(24)，(11)、(22)投入运行噴出大量高压水对(21)排出热体降温，内堆外壁(8)进水阀开启，备用(17)网阵全部敞开、热解室水帘喷头(18)开启，大量(14)水进入(21)后反应堆温度降为正常，但反应仍在进行、制氢仍在继续，分离塔(15)事故通道开启(21)中气体直接进入(26)中得到氢、氧直到燃料耗尽反应才会停止。