專利名稱：由核聚變反應產生能量的方法與設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由核聚變反應產生能量的方法。
背景技術：
科學領域的一般共識是，自身的中子發(fā)射是兩個氘原子或一個氘原子與一個氚原子間的核聚變反應的無可爭議的證據。
發(fā)明的內容本發(fā)明的一個目的是為了駁倒這樣一個假設，表明中子與γ射線的預備和/或同時發(fā)射是氘原子與氚原子之間發(fā)生核聚變反應的必要條件。換言之，本發(fā)明的目的是為了表明氘/氚核聚變現(xiàn)象常常是優(yōu)先的，和/或伴隨著氘/氘核聚變現(xiàn)象。
根據本發(fā)明，可以提供一種由核聚變反應產生能量的方法，其步驟如下——向反應室提供正氘離子流，反應室內包含有在其晶格點陣中有氘原子的靶子與活性金屬原子。
——接著，在反應室內，所述正氘離子流射向靶子，所以正氘離子流就會轟擊靶子而產生所帶正氘離子與靶子自身成分中一些原子之間的核聚變反應。
本發(fā)明還涉及一種由核聚變反應產生能量的設備。
根據本發(fā)明，提供一種由核聚變反應產生能量的設備，其特征為，它包括一個反應室；一個裝在所述反應室內的靶子；一個與所述反應室相連通的正氘離子源；一組與反應室相連通的泵裝置以保持所述室內的真空狀態(tài)；在所述靶子的晶格點陣中有氘原子；所述正氘離子源可以向反應室提供正氘離子流，所以所述正氘離子流就會轟擊靶子中的所有原子而發(fā)生入射的正氘離子與靶子自身原子之間的低溫核聚變反應。
附圖的簡單說明下面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行說明，但實施例僅限于舉例說明。附圖中

圖1是本發(fā)明的由核聚變反應產生能量的設備簡圖。
圖2是圖1所示設備的部分詳圖。
圖3是產生中子的曲線圖。
實施本發(fā)明的最佳模式如圖1所示，標號1是由低溫核聚變反應產生能量的設備的整體，與假設的“熱核反應”不同。
設備1包括反應室2；向反應室2內提供正氘離子流的正氘離子源3；為保持反應室內相對低壓的泵裝置4；安裝在反應室2內的靶子5，靶子被由離子源3所提供給反應室2內的正氘離子所轟擊。
反應室最好是圓筒狀，但并非必須，反應室與參考軸6同軸，借助于導管7、8分別與正離子源3及泵裝置4相連，兩導管分別連在反應室2的兩端2a和2b處。具體說來，連接反應室2與離子源3的導管7連在反應室2的一端2a上，使得能夠向反應室2提供正氘離子。
參照圖1，反應室2與離子加速器10相連，加速器10是為了在反應室內產生電場以加速射向靶子5的正離子流。加速器10包括一對固定在反應室兩端2a和2b的電極以及為保持兩電極間給定電位差的電源11。其中標號為12的電極位于反應室2的一端并穿過反應室，另一電極則是靶子5，固定在反應室內靠近端2b。
在所示例子中，反應室2由Pirex玻璃制成，內部有一個靠近靶子5的聚焦裝置13。聚焦裝置13由金屬材料制成，與電極12及靶子5絕緣，可以把正氘離子流聚集到靶子5上。更詳細地講，加速裝置13可分為13a和13b兩部分，第一部分為面向電極12的圓筒管狀體，與參考軸6同軸延伸，第二部分為與軸6同軸的尖頂拱體，內部有一通孔，其直徑遠小于定義為13a的圓筒管狀體的內徑。
在所示例子中，正氘離子源3——下文中稱為“氘核”——包括一個已知的罐用來儲藏氣態(tài)的氘，該源通過導管7與反應室2相連；一個已知的離子化部件16，使從罐15流出的氘能夠離子化以形成正氘離子流，并提供給反應室2。
正氘離子源3按順序由以下部分組成一個安裝在導管7上的開關閥17以提供和切斷來自罐15的氘源；一個已知的減壓裝置18；一個已知的小型開關和調節(jié)閥19。減壓裝置18的作用是維持來自罐15的氣態(tài)氘以給定的壓力。
更詳細地講，離子化部件16大體上包括一個沿著導管7的圓筒狀離子化室20；一個產生高頻振動的裝置21，它包括一個圍繞離子化室20的導電材料的線圈22，和電源23，用來在線圈22中感應高頻電流以在離子化室20內產生電磁場，使得來自罐15的氣態(tài)氘離子化。
離子化部件16還包括一個離子加速器，以在離子化室20內產生電場，傳遞離子化室20內產生的正離子流到與反應室2相連的導管7。加速器包括安裝在與導管7相連的離子化室相反兩端的一對電極25；和一個用來維持兩電極25間給定可調電位差的中壓電源26。
在所示例子中，電極12與電極25相連，電極25位于連接離子化室20與反應室2的導管7的入口部分。
泵裝置4由一對真空泵組成(一個回轉泵，一個擴散泵)，由導管8與反應室2相連，中間設有已知開關閥29，以選擇性地將反應室2與泵裝置4相隔離。
參照圖1和2，靶子5最好是圓筒狀的外殼30，但并非必須，大體上是一個杯狀物并與軸6同軸，其空腔30a面向聚焦裝置13；大體上杯狀的活性元件31裝在殼30內，其空腔31a與軸6同軸，并面向聚焦裝置13。
在所示例子中，殼30自身也是活性元素，由不同金屬(例如銅、鈦、鐵、鎳和/或物理化學性能相似的其它金屬)的交互墊圈堆砌而成，靠諸如縱向螺紋那樣的緊固件所固定。
活性元件31由金屬鹽的緊密集合體所組成，由數種金屬硫酸鹽(例如硫酸銅、硫酸鋰、硫酸鈦、硫酸鉀等)的粉末與添加的觸媒元素和/或粘結劑相混合，以改善集合體的緊密性。硫酸銅和硫酸鋰含重水(D2O)。
每一種含重水結晶的金屬鹽都可以從對應的含水結晶(H2O)金屬鹽所得到，例如CuSO4·5H2O，首先放入250℃以上的灶中，直至所有的水(H2O)分子消失，然后放入硅凝膠干燥劑(已知型號)中，鹽就會在有重水(D2O)存在的情況下再結晶而生成含重水結晶(D2O)的金屬鹽，例如CuSO4·4D2O。
用硫酸鈦作為催化劑較好，但并非必須，在重水(D2O)中溶解的硅酮樹脂或堿性烴基硅樹脂作為粘結劑較好，但并非必須。
活性元件31的第一個可能的成分包括0.278摩爾的CuSO4·4D2O；1.853摩爾的LiSO4·0.8D2O；0.0625摩爾的TiOSO4；和5％的烴基多硅氧烷樹脂的稀薄溶液，烴基與硅的比例(R/Si)約為1.5，以得到濃稠的均勻的混合物，然后在給定溫度(約40℃)下放模中干燥。
活性元件31的第二個可能的成分包括0.125摩爾的NiSO4·5.6D2O；0.278摩爾的CuSO4·4D2O；1.853摩爾的Li2SO4·0.8D2O；0.172摩爾的K2SO4；和5％的烴基多硅氧烷樹脂的稀薄溶液，烴基與硅的比例(R/Si)約為1.5，以得到濃稠均勻的混合物，然后在給定溫度(約40℃)下放模中干燥。
活性元件31的第三個可能的成分包括0.278摩爾的CuSO4·4D2O；1.853摩爾的Li2SO4·0.8D2O；0.172摩爾的K2SO4；0.125摩爾的TiOSO4；和5％的烴基多硅氧烷樹脂的稀薄溶液，烴基與硅的比例(R/Si)約為1.5，以得到濃稠均勻的混合物，然后在給定溫度(約40℃)下放模中干燥。
使金屬鹽CuSO4、Li2SO4、NiSO4再結晶的重水(D2O)的量比計算的化學計量少20％，其目的在于減少靶子5的活化時間。
參照圖1，設備1還包括一個測量靶子5溫度的裝置33(例如熱電偶)，探測和記發(fā)射的中子的裝置34，測量γ射線發(fā)射的裝置35，所有這些裝置都置于反應室2的近處；還有用于測量反應室2內壓力的裝置36，它連在反應室2與閥29之間的導管8的一個支管上；以及為探測反應室2內氚的裝置37，設在沿導管8且在閥裝置4的下游處。
裝置33、34、35、36、37都是已知型號，所以不需詳述。
現(xiàn)在描述設備1的工作情況，假定泵裝置4的泵28已經使反應室2內的壓力達到非常低的值(千分之幾毫米汞柱)。
在實際使用中，當閥17打開時，氣態(tài)的氘流入導管7，并通過減壓裝置18進入離子化部件16，在此被離子化并以氘流的形式提供給反應室2。更詳細一些講，氣態(tài)氘被裝置21所產生的高頻磁場的電磁激勵而離子化，并被由兩電極25產生的電場輸送給反應室2，在兩電極之間維持著數千伏特的電位差。
同時，電源11最好能在電極12與靶子5之間維持2到10千伏的電位差，但并非必須，這樣，一旦氘進入反應室2，就會被室2內的電場作用而向靶子5傳送，并如圖3所示那樣轟擊靶子5，該圖表示了每秒產生的中子與施加的加速電壓之間的函數關系。
在轟擊靶子5之前，由聚焦裝置13提供氘流，因此可以使氘集中為一束很窄的氘流束，以適合于撞擊活性元件31。
緊接著氘流束沖擊活性元件31，裝置33探測靶子5的溫度下降，裝置36探測反應室2內的壓力下降，這些現(xiàn)象可以解釋如下，射向活性元件31的氘被吸收，接著由于吸熱核反應，進入活性元件31晶格點陣的氘因催化作用而分解式中“D”指氘原子，“n”指中子，“p”指質子。
接著，裝置33探測靶子5的溫度急劇增加(達約1000℃)，當裝置34、35、37分別探測到中子流(可達每秒105中子)大于自然流量幾個(3-5個)數量級時，包括γ射線和x-射線的各種波長的電磁波大量發(fā)射，產生氚；這一現(xiàn)象可以解釋為由于下列放熱反應而引起的低溫核聚變反應的開始。
I)II)式中“D”是指氘原子，“T”是指氚原子，“3He”是指氦-3原子，“n”是指中子，“p”是指質子，“γ”是指發(fā)射γ射線。
更詳細一些講，放熱反應(I)可能是下列反應的總和結果放熱反應(II)可能是下列反應的總和結果放熱反應(I)涉及氚的生成，進一步的低溫核聚變反應可能由于下述放熱反應而開始III)式中“D”是指氘原子，“T”是指氚原子，“4He”是指氦-4原子，“n”是指中子。
從產生了大量能量的觀點，放熱反應(III)可以解釋靶子5溫度的急劇升高(實驗中達到了約1000℃)。
如果給定活性元件31以不同的原始成分，則下列其它類型的低溫核聚變反應也會發(fā)生
在工作中，實驗表明電極12與靶子5之間電位差的減少會立刻引起溫度的急劇增加，同時開始核聚變反應，但并不導致中子流按比例的減少(電位差由5千伏降到3千伏時，單位時間發(fā)射的中子數約減少25％)。
因此，本發(fā)明所提供的方法包括向反應室2內提供正氘離子流，反應室內安裝有在其晶格點陣中含有氘原子的靶子。接著，使正氘離子流向反應室2內的靶子輸送，使正氘離子流轟擊靶子5而產生射入的正氘離子與靶子5中一些原子間的核聚變反應。
更詳細地講，向靶子5輸送正氘離子的步驟包括由電場加速正氘離子流，對正氘離子流聚焦使其在轟擊靶子5之前成為集中的流束。
在所示例子中，向反應室2提供正氘離子流的步驟包括從罐15引來氣態(tài)的氘原子，接著使其離子化以形成可向反應室2提供的正氘離子流。
很明顯，可以對這里圖示和說明的方法與設備1進行一些改變，而不脫離本發(fā)明的范疇。
權利要求
1.一種由核聚變反應產生能量的方法，其步驟包括——向反應室(2)提供正氘離子流，反應室(2)內包含在其晶格點陣中有氘原子的靶子(5)與活性金屬原子；以及——在反應室(2)內，使所述正氘離子流射向靶子(5)，這樣正氘離子流就會轟擊靶子(5)而產生射入的正氘離子與靶子(5)自身成分中一些原子之間的核聚變反應。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述向靶子(5)輸送正氘離子的步驟包括由電場加速所述正氘離子流。
3.如權利要求1和/或2所述的方法，其中所述向靶子(5)輸送正氘離子的步驟包括對所述正氘離子流聚焦使其在轟擊靶子(5)之前成為集聚的流束。
4.如上述任一權利要求所述的方法，其中所述向反應室(2)提供正氘離子流的步驟包括從罐(15)引來氘原子，接著使所述氘原子離子化以形成所述正氘離子流。
5.一種由核聚變反應產生能量的設備，其特征為，它包括一個反應室(2)；一個裝入所述反應室(2)的靶子(5)；一個與所述反應室(2)相連的正氘離子源(3)；一個與反應室(2)相連的泵裝置(4)，以保持所述室(2)內的真空狀態(tài)；在所述靶子(5)的晶格點陣中有氘原子；所述正氘離子源(3)向反應室(2)提供正氘離子流，所述正氘離子流轟擊靶子(5)中的所有元素而產生射入的正氘離子與靶子(5)自身原子之間的低溫核聚變反應。
6.如權利要求5所述的設備，其特征為，所述反應室(2)包括加速器(10)，用以向所述靶子(5)輸送正氘離子流和加速正氘離子流。
7.如權利要求6所述的設備，其特征為，所述加速器(10)包括至少兩個安裝在反應室(2)內的電極(5、12)；和一個用來維持兩電極(5、12)間的以任何方式可變的電位差的電源(11)；所述電極(5、12)中的一個由靶子來擔任。
8.如5-7中任一權利要求所述的設備，其特征為，反應室(2)包括一個聚焦裝置(13)，所述正氘離子流轟擊到靶子(5)之前通過該聚焦裝置，聚焦裝置(13)對正氘離子流聚焦使其成為集聚的正氘離子流束。
9.如5-8中任一權利要求所述的設備，其特征為，靶子(5)包括一個外殼(30)，它大致上是一個帶有面向所述聚焦裝置(13)的空腔(31a)的杯狀物；活性元件(31)置于外殼(30)之內，大體上是一個帶有面向所述聚焦裝置(13)的空腔(31a)的杯狀物；所述活性元件(31)被所述正氘離子的集聚流束所轟擊。
10.如權利要求9所述的設備，其特征為，所述外殼(30)由金屬材料制成。
11.如權利要求10所述的設備，其特征為，所述外殼(30)由不同金屬材料的交互墊圈(32)堆砌而成，并由夾緊裝置固定在一起。
12.如權利要求9所述的設備，其特征為，所述活性元件(31)由金屬鹽的集合體組成。
13.如權利要求12所述的設備，其特征為，一些金屬鹽屬于包括硫酸鐵、硫酸鎳、硫酸鈦和硫酸鉀的硫酸鹽類。
14.如權利要求12所述的設備，其特征為，金屬鹽可以從硫酸銅、硫酸鋰中選擇，所述硫酸鹽含重水。
15.如權利要求9所述的設備，其特征為，由于吸熱催化劑的分解反應，活性元件(31)吸收入射的正氘離子。
16.如權利要求5所述的設備，其特征為，所述正氘離子源(3)包括一個裝有氣態(tài)氘離子的罐(15)，以供給所述反應室(2)；一個位于所述罐(15)與反應室(2)之間的離子化部件(16)，將氘原子離子化，以正氘離子流的形式供給反應室(2)。
全文摘要
一種產生低溫核聚變反應的實驗設備(1),其中由離子源(3)將正氘離子流供給反應室(2),室內安裝有由活性元件(30、31)和含重水的金屬鹽的集合體所構成的靶子(5),保持反應室內真空的泵裝置(4),反應室(2)有一個用于加速正氘離子的加速器(10),它在反應室內產生電場以輸送和加速氘離子到靶子(5)的活性元件,由此開始射入的氘離子與活性元件的一些原子間的核聚變反應。
文檔編號H05H1/22GK1251199SQ98803492
公開日2000年4月19日 申請日期1998年3月19日 優(yōu)先權日1997年3月20日
發(fā)明者倫茨歐·博斯科里 申請人:倫茨歐·博斯科里, 戴維·安東尼·卡佩萊蒂