[其他]核聚變發電系統

無效

• 申請號: 85109389
• 申請日: 1985-12-29
• 公開（公告）號: CN85109389A
• 公開（公告）日: 1987-07-08
• 發明（設計）人: 王健飛
• 申請（專利權）人: 王健飛
• 主分類號: G21B1/00
• 分類號: G21B1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種核聚變發電系統。

利用核聚變反應釋放的能量進行發電有許多方面的優越性，但由于眾所周知的原因，要設計出各項技術經濟指標全面優于現有各類發電系統的熱核發電系統仍有較多困難。

本發明的主要目的是提供一種核聚變發電系統，它由發電機、換熱器、核聚變反應罐三個部分組成。其主要部分核聚變反應罐是一個浸在水池中的厚壁鋼罐。罐內裝有一組散熱片，散熱片上裝有一組鋁質緩沖層。反應罐的整個內表面涂有一層鋁質復蓋層。在罐中引爆一個裂變-聚變裝置，釋放出巨大能量使緩沖層及復蓋層熔化或汽化而不損壞鋼壁及散熱片。熱量通過罐壁內的冷卻通道中的冷卻劑帶出。采用一種快速修復法可在1小時內修復緩沖層和復蓋層，使反應罐恢復引爆前的結構狀態，隨即進行第二次引爆。二個反應罐的連續熱輸出功率約為二億千瓦。

該系統作為一種使用聚變燃料的發電系統，不僅在燃料來源、發電成本、安全性、環境污染等方面具有公認的優勢，而且這種特殊設計的發電系統在單位造價和可靠性方面與現有各種經過長期不斷改進的高水平的發電系統相比仍具有明顯的優勢。所以，該系統全面優于現有各類發電系統。其不足之處是熱輸出功率太大，余熱污染嚴重。

圖1是根據本發明提出的核聚變反應罐及水池的簡單示意圖。

圖2是圖1中A-A截面的剖視圖。

圖3是反應罐的縱向剖面圖，其剖切平面通過圖1中的對稱中心 線。

圖4是緩沖層運動過程示意圖。

看圖1，反應罐2是一個由普通低碳鋼制成的厚壁鋼罐，它浸在裝滿水的水池中中。從圖上看反應罐2由左、中、右三段組成，左、右兩段均是圓錐體，中段是一個圓柱體。左端點5與右端點4的連線是對稱中心線。整個反應罐長約500米，左、右段各長100米，中段長300米，中段外徑160米，壁厚5米。這樣一個巨型厚壁鋼罐在水池中用一種特殊鑄造法容易一次鑄出。

看圖2、圖3，中段內裝有一組鋼質散熱片11，散熱片的表面連同鋼壁14的內表面中未被散熱片蓋住的部分形成反應罐的內表面。在反應罐的內表面上涂有一層較薄的鋁質復蓋層12，在散熱片上裝有一層厚約10厘米的鋁質緩沖層15。相鄰散熱片的表面與緩沖層的下表面圍成一個截面為三角形的空間稱為V型槽，V型槽的側壁就是散熱片表面，相鄰V型槽通過散熱片底部的導流孔13連通。緩沖層15并沒有蓋住整個散熱片11，即緩沖層長度不足300米。鋼壁厚約5米截面為三角形的散熱片的高度約5米，下底寬約3米。圖2、圖3僅是簡化的結構示意圖。

在反應罐2的中心掛一個裂變-聚變裝置16，罐內空間處于低真空狀態，約0.1托。對于裂變-聚變裝置16有一個特殊要求：在它爆炸后一個較短的時間內（不超過1毫秒），向四周輻射的能量足夠大，并且輻射能中r輻射、中子輻射所占比例應足夠大。顯然，這里是要求首先發射一陣增強的高穿透性輻射，并且限制同一時間內低穿透性輻射的強度。現有關于核武器的增強輻射技術已能滿足第一個足夠大。在裂變-聚變裝置外再加一個很薄的外殼，它對r輻射、中子流幾乎完全透明，卻能有效地減弱爆炸后數十微秒內發出的低穿透性輻射。

看圖2，裂變-聚變裝置引爆后，高強度的中子射線和r射線射入緩沖層，其中大部分能量沉積在厚約10厘米的緩沖層內，少部分穿過緩沖層進入下面的V型槽側壁，使其溫度略有升高。緩沖層吸收了大量能量后將全部熔化或部分熔化部分軟化。由于在緩沖層熔化之前，低穿透性輻射較弱，因此，緩沖層表面僅有微量的汽化。在緩沖層熔化之后，對裂變聚變裝置的輻射沒有特別要求，應按存在較強的低穿透性輻射（如帶電粒子流、低頻光輻射等）來考慮，因此，緩沖層表面的汽化將會增強。

蒸發出來的鋁蒸汽以相當的速度由四周向中心噴射，液態的緩沖層受反沖力作用將向外運動，噴出的鋁汽形成一層壓力、密度較高，溫度較低，且不斷向中心膨脹的汽體層，以下稱為鋁汽層，隨著汽化過程的進行，這個高壓鋁汽層的厚度、質量不斷增加。同時，這個高密度鋁汽層對輻射有相當大的阻擋作用，使緩沖層表面的汽化過程逐步減弱，鋁汽層在向中心膨脹的同時吸收入射的輻射能，溫度不至降得太低。

反應罐中心的裂變聚變裝置引爆后迅速成為一個高溫火球，周圍空間的物質密度很低，可近似認為火球向四周膨脹相當于向真空飛散于是，裂變-聚變裝置殘骸汽化、電離后形成一股高速氣流由中心向外沖擊由四周向中心運動的鋁汽層。火球與鋁汽層相遇時已經過充分地膨脹，密度極低，速度很高。高速氣流雖不能急劇壓縮鋁汽層，但對鋁汽層的壓力、密度、溫度會有一定影響。