[科普中國]-氘核源

應(yīng)用于聚變反應(yīng)

聚變反應(yīng)實質(zhì)上是具有一定相對動能的氘核和氘核（或氘核和氚核）克服斥力，相互接近而發(fā)生融合的過程。因此，只要參加反應(yīng)的氘核（或氚核）具有一定的相對動能、足夠的密度和充分的反應(yīng)時間，即可實現(xiàn)可控聚變?；谶@一點所設(shè)計的反應(yīng)模型回避了等離子體所遇到的困難，具備了可控核聚變的條件。

利用加速裝置，使氘核等的能量可以隨意調(diào)控；通過環(huán)形磁場（或類環(huán)形磁場），可以對氘核等反應(yīng)粒子進行有效的約束，可以使氘核、氚核的密度得到有效的控制；通過回旋裝置，可以很好的控制反應(yīng)時間；通過具有一定能差的氘核（或氚核）同向碰撞，實現(xiàn)聚變。2

反應(yīng)模型回旋式同向能差碰撞聚變反應(yīng)器也稱環(huán)行磁場—輻射狀電場約束模型。

該模型分為：

1、氘核源（產(chǎn)生和分離氘核）。

2、加速裝置（A、給氘核、氚核加速，使之成為具有一定動能和動能差的兩束粒子。氘核、氚核的具體能差和動能的選擇，可根據(jù)氘核能量與反應(yīng)截面關(guān)系曲線并結(jié)合實驗條件確定；能差既要大于兩個氘核能夠接近并能發(fā)生反應(yīng)的閾值，但也不能太大，要使兩者發(fā)生反應(yīng)的幾率最高，這需要進行大量的實驗；低能氘核的動能，要根據(jù)反應(yīng)粒子密度的需要進行調(diào)整。例如：一束氘核中單個氘核的動能選擇120kev，另一束氘核的動能選擇60kev；或者一束氘核的動能選擇165kev，另一束中氘核的動能選擇100kev等。B、調(diào)節(jié)反應(yīng)生成的氚核和剩余的氘核的能量，使之變成反應(yīng)物繼續(xù)在反應(yīng)器中發(fā)生聚變）。

3、約束反應(yīng)裝置（將氘核和氚核約束在特定區(qū)域進行反應(yīng)）。

4、分離裝置（將反應(yīng)剩余物中的氘核和氚核分離出來）。

工作原理：

第一步、

氘核源產(chǎn)生的氘核，通過加速裝置，呈具有特定動能差的兩束進入反應(yīng)裝置。

雖然兩束氘核是同向運動，但由于其能差已達到或超過了氘核融合所必須的能量（反應(yīng)閾值），所以兩束氘核可以通過碰撞而發(fā)生融合聚變。

為了增大氘核的密度，模型中采用了A——A剖面（模型一）的磁場約束。由于超導(dǎo)體導(dǎo)線通有遠離讀者方向的強電流，故導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生順時針方向的環(huán)型磁場。由于氘核都沿著遠離讀者的方向運動，所以都將受到指向?qū)Ь€的磁場力的擠壓作用；由于氘核都沿著遠離讀者的方向運動，且?guī)д?，故氘核束自身也產(chǎn)生順時針方向的環(huán)形磁場，該磁場也對氘核有很好的約束作用。為了防止氘核過于集中在導(dǎo)線上，在導(dǎo)線外皮和反應(yīng)器外皮之間設(shè)一電場，該電場的電力線方向呈輻射狀，由導(dǎo)線外皮指向反應(yīng)器外皮。由于氘核帶正電，故將受到遠離導(dǎo)線向外的電場力的作用。利用電場力和磁場力將氘核約束在導(dǎo)線外皮和反應(yīng)器外皮之間的適當(dāng)?shù)目臻g里。通過調(diào)節(jié)導(dǎo)線的電流強度（即調(diào)節(jié)其周圍磁場強度）、導(dǎo)線與反應(yīng)器外皮間的電場強度、氘核的動能，及進入反應(yīng)器的氘核的數(shù)量，可以調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)氘核的密度。為了使反應(yīng)充分進行，在反應(yīng)器的兩端設(shè)有兩個半圓環(huán)回旋部分，在端部的外半環(huán)沿垂直于圓環(huán)的方向施加適當(dāng)?shù)膭驈姶艌觯员ＷC將圓環(huán)部位的氘核束仍被約束在導(dǎo)線外皮和反應(yīng)器外皮之間的適當(dāng)部位。通過回旋部分，氘核束可以在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)運動，有充分的碰撞融合機會。反應(yīng)較充分后，可通過瞬間消除回旋部分的局部磁場，使剩余物沿出口飛出。

通過分離裝置，對剩余物進行回收、分離，對其中的氘核、氚核要再利用。

第二步、

將第一步反應(yīng)剩余的氘核和生成的氚核引入加速裝置調(diào)節(jié)其能量，使之如同第一步反應(yīng)中的一束低能氘核作為反應(yīng)物再進入反應(yīng)裝置。目的是讓氘核與氚核融合產(chǎn)生氦核和能量，讓氘核再與氘核融合產(chǎn)生氚核和能量。第一步和第二步需協(xié)調(diào)、循環(huán)進行。

由以上所述可以看出，通過加速裝置可以控制氘核或氚核束的動能和碰撞能差；通過控制氘核束的流量、氘核或氚核的動能、磁場強度（通過超導(dǎo)體的電流控制）、電場強度、反應(yīng)時間，可以控制氘核或氚核的密度；通過回旋裝置，反應(yīng)時間可以隨意調(diào)節(jié)。所以本模型能夠滿足可控核聚變所必須的能量、密度、和時間條件。

回旋式同向能差碰撞聚變反應(yīng)器也稱類環(huán)形磁場約束型。

該模型分為：

1、氘核源（產(chǎn)生和分離氘核）。

2、加速裝置（A、給氘核、氚核加速，實質(zhì)成為具有一定動能和動能差的兩束粒子。氘核、氚核的具體能差和動能的選擇，可根據(jù)氘核能量與反應(yīng)截面關(guān)系曲線并結(jié)合實驗條件確定；能差既要大于兩個氘核能夠接近并能發(fā)生反應(yīng)的閾值，但也不能太大，要使兩者發(fā)生反應(yīng)的幾率最高，這需要進行大量的實驗；低能氘核的動能，要根據(jù)反應(yīng)粒子密度的需要進行調(diào)整。例如：一束氘核中單個氘核的動能選擇120kev，另一束氘核的動能選擇60kev；或者一束氘核的動能選擇165kev，另一束中氘核的動能選擇100kev等。B、調(diào)節(jié)反應(yīng)生成的氚核和剩余的氘核的能量，使之變成反應(yīng)物繼續(xù)在反應(yīng)器中發(fā)生聚變）。

3、約束反應(yīng)裝置（將氘核和氚核約束在特定區(qū)域進行反應(yīng)）。

4、分離裝置（將反應(yīng)剩余物中的氘核和氚核分離出來）。

工作原理：

第一步、

氘核源產(chǎn)生的氘核，通過加速裝置，呈具有特定動能差的兩束進入反應(yīng)裝置。

雖然兩束氘核是同向運動，但由于其能差已達到或超過了氘核融合所必須的能量（反應(yīng)閾值），所以兩束氘核可以通過碰撞而發(fā)生融合聚變。

為了增大氘核的密度，模型中采用了A——A剖面（模型二）的類環(huán)形磁場來約束氘核和氚核。在X軸的上方施加水平方向向右的勻強磁場，在Y軸的右側(cè)再施加豎直方向向下的勻強磁場，在X軸的下方再施加水平方向向左的勻強磁場，在Y軸的左側(cè)再施加沿豎直方向向上的勻強磁場。A——A剖面（模型二）的中間部分，為上述磁場的合磁場磁力線。由于所有氘核和氚核都具有沿遠離讀者方向前進的速度，故將受到向內(nèi)的擠壓作用?？梢?，這種磁場能夠有效地控制反應(yīng)器內(nèi)的氘核和氚核的密度。

由于氘核（或氚核）都沿著遠離讀者的方向運動，且?guī)д?，故氘核（或氚核）束自身也產(chǎn)生順時針方向的環(huán)形磁場，該磁場也對氘核（或氚核）有很好的約束作用，可以束緊氘核（或氚核），防止它們向外發(fā)散。

為了使反應(yīng)充分進行，在反應(yīng)器的兩端設(shè)有兩個半圓環(huán)回旋部分，在端部的外半環(huán)沿垂直于圓環(huán)的方向額外施加適當(dāng)?shù)膭驈姶艌觯员ＷC將回旋部位的氘核束仍被約束在反應(yīng)器的適當(dāng)部位。通過回旋部分，氘核束可以在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)運動，有充分的碰撞融合機會。反應(yīng)較充分后，可通過瞬間消除回旋部分的局部磁場，使剩余物沿出口飛出。

通過分離裝置，對剩余物進行回收、分離，對其中的氘核、氚核要再利用。

第二步、

將第一步反應(yīng)剩余的氘核和生成的氚核引入加速裝置調(diào)節(jié)其能量，使之如同第一步反應(yīng)中的一束低能氘核作為反應(yīng)物再進入反應(yīng)裝置。目的是讓氘核與氚核融合產(chǎn)生氦核和能量，讓氘核再與氘核融合產(chǎn)生氚核和能量。第一步和第二步需協(xié)調(diào)、循環(huán)進行。

該模型：通過加速裝置，可以控制氘核和氚核的動能和能差；通過控制氘核的流量、氘核和氚核的動能、磁場強度、反應(yīng)時間，可以控制氘核和氚核的密度；通過回旋裝置，反應(yīng)時間可以隨意調(diào)節(jié)。所以本模型也能夠滿足可控核聚變所必須的能量、密度、和時間條件。3