核聚变装置及方法与流程

技术特征：
1.一种核聚变反应器，包括：界定内部的真空室，所述真空室用于维持所述内部中的深真空；至少一个离子注入口；离子激励电路；所述内部中的活性空间，所述活性空间包括离子束聚焦装置，所述离子束聚焦装置包括多个电极，这些电极布置成引导第一离子束及第二离子束在每一离子束中具有基本均匀能量的离子，以及在每一相应的离子束的每一路径内的点具有基本均匀的速度矢量，并在所述活性空间中的反应区内实质上相互正面碰撞，其中每一离子束通过所述至少一个离子注入口获得，其中所述第一离子束的离子能量与所述第二离子束的离子能量的比等于各自离子质量的反比，以及其中所述多个电极与所述离子激励电路耦合；第一能量回收电极，与所述离子激励电路耦合，所述第一能量回收电极根据所述第一离子束的电荷及能量正向偏置，并用于将所述第一离子束的散射离子的动能传递到所述离子激励电路，从而产生待从所述活性空间排空的冷离子。2.如权利要求1中所述的核聚变反应器，其中所述第一能量回收电极位于所述活性空间内。3.如权利要求1中所述的核聚变反应器，其中所述第一能量回收电极与所述活性空间共同延伸。4.如权利要求1中所述的核聚变反应器，其中所述第一能量回收电极包括离子渗透结构以允许所述冷离子通过所述第一能量回收电极。5.如权利要求1中所述的核聚变反应器，其中所述第一能量回收电极包括离子吸收材料。6.如权利要求1中所述的核聚变反应器，其中所述第一能量回收电极布置使得所散射的离子以与所述第一能量回收电极正交的角度撞击所述第一能量回收电极。7.如权利要求1中所述的核聚变反应器，其中第一能量回收电极根据所述第一离子束及所述第二离子束的电荷及能量正向偏置。8.如权利要求1中所述的核聚变反应器，进一步包括：与所述离子激励电路耦合的第二能量回收电极，所述第二能量回收电极根据所述第二离子束的电荷及能量正向偏置，并用于将所述第二离子束的散射离子的能量传递到所述离子激励电路，从而产生待从所述活性空间排空的冷离子。9.如权利要求1中所述的核聚变反应器，进一步包括：冷离子排空系统，用于从所述活性空间移除冷离子。10.如权利要求9中所述的核聚变反应器，其中所述冷离子排空系统包括至少一个负向偏置的俘获电极。11.如权利要求10中所述的核聚变反应器，其中所述至少一个负向偏置俘获电极包括至少一个钯电极。12.如权利要求1中所述的核聚变反应器，其中所述离子束聚焦装置进一步包括至少一个磁场源，所述至少一个磁场源用于将所述第一离子束或所述第二离子束弯曲。13.如权利要求1中所述的核聚变反应器，进一步包括：至少一个离子收集口用于接收所述第一离子束或所述第二离子束的离子，以及促成这
些接收到的离子的重新激励。14.如权利要求13中所述的核聚变反应器，其中所述至少一个离子收集口与所述至少一个离子注入口位于相同位置。15.如权利要求13中所述的核聚变反应器，其中所述至少一个离子收集口位于远离所述至少一个离子注入口的位置。16.如权利要求1中所述的核聚变反应器，进一步包括：位于靠近所述反应区的加速电极，其中所述加速电极负向偏置并用于使所述第一离子束及所述第二离子束向所述反应区加速，以及在所述第一离子束及所述第二离子束的非碰撞离子经过所述反应区时使所述非碰撞离子减速。17.如权利要求1中所述的核聚变反应器，其中所述活性空间的形状为球形。18.如权利要求1中所述的核聚变反应器，其中所述离子束聚焦装置包括电场或磁场，以便使所述第一离子束及所述第二离子束沿着相应成圈路径定向。19.如权利要求18中所述的核聚变反应器，其中所述离子束聚焦装置建立所述第一离子束及所述第二离子束中的每一离子束各自的成圈路径，所述成圈路径位于所述活性空间内及所述活性空间外，并在所述活性空间内携带热离子及在所述活性空间外携带冷离子。20.如权利要求18中所述的核聚变反应器，其中所述离子束聚焦装置建立所述第一离子束及所述第二离子束中的每一离子束各自的成圈路径，所述成圈路径位于所述活性空间内。21.如权利要求1中所述的核聚变反应器，其中所述离子束聚焦装置包括电场或磁场，以便使所述第一离子束及所述第二离子束沿着叶型路径定向，所述叶型路径包括向前方向及向后方向；及其中在向前方向上移动的所述第一离子束与在向后方向上移动的所述第一离子束空间分离，及其中在向前方向上移动的所述第二离子束与在向后方向上移动的所述第二离子束空间分离。22.如权利要求1中所述的核聚变反应器，其中所述第一离子束包括第一物种的离子，及所述第二离子束包括与所述第一物种不同的第二物种的离子。23.一种运行核聚变反应器的方法，所述方法包括：提供真空室及排空所述真空室，以便在所述真空室的内部维持深真空；使第一离子束及第二离子束在所述真空室中的活性空间内依次沿着第一路径及第二路径定向，在每一个别离子束的每一路径内的点，每一离子束具有每一离子束内的离子的基本均匀能量及具有每一离子束内的离子的基本均匀速度矢量，以及使所述第一离子束及所述第二离子束在所述活性空间中的反应区内实质相互正面碰撞，其中所述第一离子束的离子的能量与所述第二离子束的离子的能量的比等于各自的离子质量的反比；回收所述第一离子束及所述第二离子束的散射离子的能量，从而产生冷离子；以及将所述冷离子从所述活性空间排空。24.如权利要求23中所述的方法，其中所述回收所述第一离子束及所述第二离子束的散射离子的能量的步骤包括准许所述冷离子通过可渗透的能量回收电极。25.如权利要求23中所述的方法，其中回收所述第一离子束及所述第二离子束的散射离子的能量的步骤包括提供能量回收电极，所述能量回收电极布置使得所散射的离子以与
所述能量回收电极正交的角度撞击所述能量回收电极。26.如权利要求23中所述的方法，其中使所述第一离子束及所述第二离子束定向的步骤包括激励多个电极，以及布置更多磁铁沿着相应的路径加速及操纵所述第一离子束及所述第二离子束。27.如权利要求23中所述的方法，其中排空所述冷离子的步骤包括负向偏置至少一个俘获电极。28.如权利要求23中所述的方法，其中使第一离子束及第二离子束在所述活性空间内定向的步骤包括布置至少一个磁场，以弯曲所述第一离子束或所述第二离子束。29.如权利要求23中所述的方法，进一步包括：收集所述第一离子束及所述第二离子束的未反应离子，以及重新激励所接收的离子并使它们朝向所述反应区。30.如权利要求23中所述的方法，其中使所述第一离子束及所述第二离子束在所述活性空间内定向的步骤包括负向偏置以加速电极并布置所述加速电极使所述第一离子束及所述第二离子束的离子向所述反应区加速，以及在所述第一离子束及所述第二离子束的非碰撞离子经过所述反应区时使所述非碰撞离子减速。31.如权利要求23中所述的方法，其中使所述第一离子束及所述第二离子束在所述活性空间内定向的步骤包括沿着所述第一离子束及所述第二离子束中的每一离子束各自的成圈路径操纵所述第一离子束及所述第二离子束。32.如权利要求23中所述的方法，其中使所述第一离子束及所述第二离子束在所述活性空间内定向的步骤包括建立电场或磁场，以便使所述第一离子束及所述第二离子束沿着叶型路径定向，所述叶型路径包括向前方向及向后方向，使得在向前方向上移动的所述第一离子束与在向后方向上移动的所述第一离子束空间分离，及其中在向前方向上移动的所述第二离子束与在向后方向上移动的所述第二离子束空间分离。33.如权利要求23中所述的方法，其中所述第一离子束包括第一物种的离子，及所述第二离子束包括与所述第一物种不同的第二物种的离子。34.一种核聚变反应器，包括：真空室，以便在所述真空室的内部维持深真空；使第一离子束及第二离子束在所述真空室中的活性空间内依次沿着第一路径及第二路径定向的装置，在每一个别离子束的每一路径内的点，每一离子束具有每一离子束内的离子的基本均匀能量及具有每一离子束内的离子的基本均匀速度矢量，以及使所述第一离子束及所述第二离子束在所述活性空间中的反应区内实质相互正面碰撞，其中所述第一离子束的离子的能量与所述第二离子束的离子的能量的比等于各自的离子质量的反比；用于回收所述第一离子束及所述第二离子束的散射离子的能量的装置，从而产生冷离子；以及用于将所述冷离子从所述活性空间排空的装置。

技术总结
一种聚变反应器具有维持深真空的真空室。第一离子束及第二离子束在活性空间内依次沿着第一路径及第二路径定向。在每一个别离子束的每一路径内的点，每一离子束具有每一离子束内的离子的基本均匀能量及具有每一离子束内的离子的基本均匀速度矢量。所述第一离子束及所述第二离子束在所述活性空间中的反应区内实质相互正面碰撞，而所述第一离子束的离子的能量与所述第二离子束的离子的能量的比等于各自的离子质量的反比。所述第一离子束及所述第二离子束的散射离子的能量被回收，而且冷离子从所述活性空间排空。子从所述活性空间排空。子从所述活性空间排空。


技术研发人员：叶夫根尼
受保护的技术使用者：叶夫根尼
技术研发日：2021.04.23
技术公布日：2023/2/23