【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及進行由離子束撞擊在第一靶標(target)上引起的核反應，生成與第二靶標聚變的中子，然后回收由這些核反應產生的能量，特別是電能。本專利技術更具體地涉及進行從氫同位素開始產生中子的所述反應，特別是兩個氘核的聚變以及氘核與氚核的聚變，而且還涉及通過將氫同位素(特別是氕)以大于0.5gev的速度投射到重同位素(特別是汞或鎢)上而引起的散裂。本專利技術還可用于產生氚。在本專利技術的上下文中，“核聚變”意指兩個原子核結合在一起形成更重的原子核的過程。這尤其不同于散裂，在散裂中，被入射粒子撞擊的核由于撞擊而分解。“核反應”意指例如通過聚變、通過裂變、通過散裂或通過吸收中子導致的核組成變化的過程。在本專利技術的上下文中，“重同位素”意指元素的液體或固體形式的密度大于或等于12g/cm3的同位素。
技術介紹
1、目前，原子能主要是通過核裂變反應產生的，這導致產生許多半衰期可能非常長的不穩定同位素。
2、此外，核裂變反應堆常常需要相當長的時間(例如幾天)才能停止。在關閉的這段時間期間，可能必需冷卻以防止仍然非常活躍的裂變產物引發鏈式反應。
3、核聚變目前特別用在原子武器的背景下(在這種情況下與核裂變反應相結合)，并且需要非常高的溫度和壓力使原子核碰撞以引起這些核的聚變。
4、因此，應用核聚變的受控反應是困難的。現在，核聚變代表了一種潛在的清潔且豐富的能源。
5、已知通過在真空室中使氘核經受約40kv的高電壓來引起氘核的聚變。然而，這種方法不允許回收由同位素聚變產生的能量，或甚至不能利用
6、申請ep?2561514?a1公開了一種混合反應堆，即由粒子加速器驅動的核裂變反應堆。根據該申請中描述的方法，將質子通量引導至靶標以引起靶標的核散裂并因此產生用于控制核反應堆堆芯的活性的中子。盡管該申請涉及使用加速粒子來引起核散裂，但它沒有公開核聚變過程。
7、因此，需要提出一種用于進行核反應的設備，其允許回收由這些反應所釋放的能量并且不需要使反應物經受高溫和高壓的條件。還需要提出一種用于生成氚的設備。
8、本專利技術的目的是至少部分地響應這些需求。
技術實現思路
1、出于此目的，根據本專利技術的一方面，本專利技術涉及一種用于進行核反應的設備，其包括：
2、-包含第一同位素的源材料，被布置在第一外殼中，
3、-電離系統，被配置為至少部分地電離源材料，
4、-離子加速器，被配置為將源自源材料的離子加速至布置在第二外殼中并包含第二同位素的第一靶標，以便允許第一同位素和第二同位素之間的第一核反應，
5、-第二靶標，被布置在第二外殼中或在與第二外殼分離的第三外殼中，以允許由第一核反應產生的中子與第二靶標的原子核反應，
6、第一同位素是氫同位素并且第二同位素是氫同位素或重同位素，
7、如果第二同位素是重同位素，則第一核反應是散裂反應；如果第二同位素是氫同位素，則第一核反應是聚變反應。
8、如果第二同位素是重同位素，則以其與第一同位素的核反應產生一個或多個中子的方式選擇它。重同位素可特別選自表1中列出的同位素，特別是氙132、汞202、鉭181、鉛208、鉑194、鉑195或鉑196、銥193、鋨190、鎢184或鎢186、鉿178或鉿180、鐿174、鉺168、鏑162或鏑164、或鋇138。
9、[表1]
10、
11、
12、因此，根據本專利技術的變型，根據本專利技術的設備使得能夠電離第一氫同位素并且加速產生的離子朝向構成第一靶標的第二氫同位素，從而獲得第一同位素和第二同位素之間的核聚變反應。這種聚變根據以下反應中的一者產生自由中子，其中d代表氘，t代表氚，n代表中子，并且ev能量以電子伏特為單位，特別以中子動能的形式釋放：
13、d+d→n+3he+3.30mev，或
14、d+t→n+4he+14.1mev。
15、根據本專利技術的第二變型，根據本專利技術的設備使得能夠電離第一氫同位素(例如氕)，并且加速所產生的離子朝向構成第一靶標的重同位素、例如汞或鎢，以便獲得靶標同位素的中子的散裂。第一同位素的每個原子核有利地允許從重同位素釋放幾個中子。
16、由第一核反應產生并任選地減慢的中子引起與第二靶標的第二核反應。第二靶標可以有利地由氫或許多其他元素的同位素組成，特別是硼10、氦3、鋰6、鎳58、鎳60、鎢182、沸點為1860℃且化學穩定的氧化硼b2o3，熔點為700℃且化學穩定的四硼酸鈉na2b4o7，以及熔點為2967℃的氮化硼bn，b為硼10。第二靶標可以充當減速劑或者可以與減速劑分開。然而，在后一種情況下，減速劑將像靶標材料一樣與中子發生核反應，但比例較小，尤其是如果構成第二靶標的材料具有比減速劑更大的吸收截面。
17、如果靶標材料與減速劑分開，則減速劑有利地分散在其中(例如以珠粒的形式或以混合物的形式)，以利用在其中減速的中子，而且也分散在第二外殼或第三外殼的外圍處以捕獲在那里循環的慢中子并防止它們從所述外殼逸出。替選地，由第一核反應生成的中子在布置在第二外殼內或第二外殼周圍的減速劑中被減慢。
18、減速劑
19、減速劑有利地包含低原子序數和高彈性有效截面的元素，特別是二氕、氦4、氬36、甲烷、水、沸點為806℃的聚苯乙烯、熔點為816℃的氫化鈣cah2、沸點為1388℃且化學穩定的氫氧化鈉naoh、沸點為1327℃且化學穩定的氫氧化鉀koh。這些元素可以呈氣態(優選在壓力下)、呈液態或固態形式或者呈超臨界狀態。
20、替選地或組合地，將第二靶標與減速劑混合或充當減速劑。因此，第二靶標可以特別與氦4、氬36、甲烷、水、聚苯乙烯、氫化鈣cah2、氫氧化鈉naoh、氫氧化鉀koh混合，或者其可以有利地由氦3、重甲烷cd4、重水d2o、重聚苯乙烯(c8d8)n、重氫化鈣cad2、重氫氧化鈉naod、重氫氧化鉀kod、硼酸二氫h2bo3、重硼酸二氫d2bo3、癸硼烷b10h14、重癸硼烷b10d14、重氫化鈣cad2或如上所提及的氫化化合物組成，其中某些氫原子被氘或氚原子取代。
21、替選地，設備不含有減速劑，則靶標材料優選地包含在厚度為1米至70米的外殼中。
22、靶標材料
23、所選擇的靶標材料優選是這樣的元素：其與中子的反應產物在核方面是穩定的并且具有大的中子吸收截面，其是大量豐富的且優選可以容易地與相同元素的具有較小吸收截面的其他同位素分離。靶標材料例如為氦3、硼10、鋰6、鈣40、鎢183、氙130或氙131、鉑196、汞201、鈦148、鎘111、鐵56、鎳58、鎳60或鎳62、硫32、鈉23、鋅64、鋅66或鋅68或氮14。優選的靶標材料可以與其他靶標材料混合，優選地選擇為使得它們與中子的聚變產物是穩定的。
24、產生的能量可以以熱、化學或電的形式回收。
25、在優選的實施本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于進行核反應的設備，包括：
2.根據權利要求1所述的設備，所述電離系統包括：
3.根據權利要求1所述的設備，所述電離系統包括布置在所述第一外殼中的X射線發射系統，以至少部分地電離所述源材料。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的設備，所述離子加速器包括電連接到第一電極和第二電極的高壓發生器，所述第一電極和第二電極布置在所述第二外殼中，
5.根據權利要求1至4中任一項所述的設備，至少第一外殼和/或第二外殼被壁包圍，所述壁包含吸收伽馬射線的材料，例如鎢或鉛。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的設備，所述第二靶標布置在所述第三外殼中，所述第三外殼布置在所述第二外殼周圍。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的設備，包括冷卻回路，所述冷卻回路的冷卻流體至少部分地在所述第二外殼的壁中和/或在所述第三外殼的壁中循環。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的設備，所述第一同位素和所述第二同位素選自氘和氚，其中僅一者是氚。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的設備，所述第一同位素是氣態形式的氘
10.根據權利要求1至9中任一項所述的設備，所述第二靶標包含鋰6，優選由鋰6組成。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的設備作為用于加熱化學產品的化學反應器的用途，允許在有或沒有催化劑的情況下的化學反應、特別是吸熱化學反應，所述化學產品優選地在第二外殼和/或第三外殼的壁中循環以確保其冷卻，和/或在第二外殼和/或第三外殼中循環。
...【技術特征摘要】
1.一種用于進行核反應的設備，包括：
2.根據權利要求1所述的設備，所述電離系統包括：
3.根據權利要求1所述的設備，所述電離系統包括布置在所述第一外殼中的x射線發射系統，以至少部分地電離所述源材料。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的設備，所述離子加速器包括電連接到第一電極和第二電極的高壓發生器，所述第一電極和第二電極布置在所述第二外殼中，
5.根據權利要求1至4中任一項所述的設備，至少第一外殼和/或第二外殼被壁包圍，所述壁包含吸收伽馬射線的材料，例如鎢或鉛。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的設備，所述第二靶標布置在所述第三外殼中，所述第三外殼布置在所述第二外殼周圍。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的設備，包括冷卻...
【專利技術屬性】
技術研發人員：布魯諾·桑格勒費列雷，
申請(專利權)人：布魯諾·桑格勒費列雷，
類型：發明
國別省市：
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