用于壓縮等離子體的系統和方法技術方案

描述了用于壓縮等離子體的系統和方法的實施例，其中可以通過向其中壓縮和／或加熱等離子體的液態金屬的漏斗內注入等離子體來實現大于固態材料的斷裂點的等離子體壓力。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開涉及的實施例。在特定的這樣的實施例中，使用液態金屬漏斗來壓縮等離子體環。
技術介紹
用于將等離子體加熱和壓縮到高溫和高密度的各種系統已經得到描述。在下文中描述了一種用于通過在液體介質中的大幅度聲壓波的球形聚焦來實現等離子體加熱和壓縮的手段在2006年9月7日公布的、題目為“Pressure Wave Generator and Controller for Generating a Pressure Wave in a Fusion Reactor，，的美國專利公報 No. 2006/0198486，其由此通過引用被整體包含在此。在這種手段的特定實施例中，在包含液體介質的大體球形容器周圍布置了多個活塞。在液體介質中生成了旋渦或空腔。該活塞被加速并且撞擊該容器的外壁，以產生聲波。在液體介質中產生的聲波會聚和包圍被引入旋渦中的等離子體，由此加熱和壓縮等離子體。可以在例如下文中描述的磁化靶聚變(MTF)反應堆中使用在美國專利公報No. 2006/0198486中描述的類型的壓波產生器在2006年9月7日公布的、題目為 "Magnetized Plasma Fusion Reactor” 的美國專利公報 No. 2006/0198483，其由此通過引用被整體包含在此。在特定的這樣的實現方式中，磁化等離子體被引入到在諸如熔融的鉛鋰(PbLi)的液體介質中生成的旋渦內。由圍繞球形反應堆容器的活塞的撞擊產生的聲波可以將磁化等離子體壓縮到高密度和高溫。在上述裝置的一些實施例中，諸如氣流或空氣之類的壓縮氣體可以用于加速活塞。通常，用于等離子體壓縮的期望的活塞撞擊速度具有100m/S的數量級，因此通常使用大約l，300psi的壓縮氣壓來加速活塞。為了實現在一些實現方式中有益或期望的內爆的對稱性，對于每一個活塞精確地控制活塞點火的定時、軌跡和撞擊。例如，對于一些等離子體壓縮實現方式，所有的活塞優選地在相對于彼此的大約1微秒內撞擊容器壁。在一些這樣的實現方式中，伺服控制系統可以用于精確地測量每一個活塞的位置，并且控制其軌跡以獲得必要的撞擊時間。雖然從例如成本視點看這樣的機械壓縮系統的特定實施例有吸引力，但是特定的這樣的實現方式可能需要頻繁的維護，特別是在其中活塞點火的重復頻率高的應用中。
技術實現思路
公開了的實施例。一些實施例包括例如通過使用諸如軌道炮的等離子體加速器來電子加速等離子體。該等離子體可以被加速到液態金屬的漏斗內，在所述漏斗中，該等離子體被進一步壓縮。所述液態金屬的使用允許獲得高的等離子體密度，因為在一些實施例中，所獲得的壓力可以比通常在設備本身中使用的固態材料的斷裂點或屈服強度高。在特定實施例中，使用諸如磁化同軸槍的等離子體槍來形成低密度和低溫的球馬克或環形等離子體。使用等離子體加速器(例如，錐形軌道炮)將該環形等離子體電子加速、壓縮和加熱到高密度和高溫，所述等離子體加速器向液態金屬漏斗延伸。在一些實現方式中的所述液態金屬漏斗可以由諸如熔融的鉛鋰(PbLi)的熔融金屬形成。在各個實施例中，環形等離子體可以被形成為場反向配置(FRC)或其他緊湊環。在一些實現方式中，所述等離子體包括可聚變材料，諸如輕元素的同位素(例如， 氘、氚、氦-3、鋰-6和/或鋰-7)。在一些這樣的實現方式中可實現的較高的等離子體密度和/或溫度可以對于聚變反應的啟動是足夠的。一些聚變反應產生中子。因此，所述系統的一些實施例可以被構造為中子源。系統和方法的一些實施例可以提供足夠的聚變反應來出現凈能量產生(例如，在得失平衡之上)。公開了用于壓縮等離子體的設備的實施例。所述設備包括等離子體槍，其被構造來產生等離子體的緊湊環；等離子體加速器；以及液體漏斗系統。所述等離子體加速器具有第一端、第二端和在所述第一端和所述第二端之間的縱軸。所述等離子體加速器被構造來在所述第一端接收所述緊湊環，并且沿著縱軸向所述第二端加速所述緊湊環。所述液體漏斗系統包括液體漏斗，所述液體漏斗具有大體與所述等離子體加速器的縱軸對準的大體上圓柱形的通道。所述通道具有在所述通道的頂端處的第一內徑以及在所述通道的底端處的第二內徑。在一些實施例中，所述第二內徑可以小于所述第一內徑。所述液體漏斗系統被構造來從所述等離子體加速器的所述第二端接收所述緊湊環，并且當所述緊湊環沿著所述通道從所述頂端向所述底端移動時壓縮所述緊湊環。所述系統可以被構造使得所述緊湊環當在所述頂端之下時的壓力大于所述緊湊環當在所述頂端之上時的壓力。公開了被構造來用于壓縮等離子體的液態金屬漏斗系統的實施例。所述液態金屬漏斗包括具有大體圓柱形的通道的液態金屬漏斗，所述通道具有在所述通道的第一端處的第一內徑和在所述通道的第二端處的第二內徑。所述第二內徑可以比所述第一內徑小。所述液態金屬漏斗可以被定位使得所述通道的所述第一端比所述通道的所述第二端高。所述液態金屬漏斗可以被構造來從等離子體注入器接收等離子體，并且當所述等離子體沿著所述通道從所述第一端向所述第二端移動時壓縮所述等離子體。公開了一種用于壓縮等離子體的方法的實施例。所述方法包括產生環形等離子體；沿著縱向來加速所述環形等離子體；以及向在液體漏斗中的通道內引入所加速的環形等離子體。所述通道可以在所述通道的第一端處具有第一尺寸，并且在所述通道的第二端處具有第二尺寸。所述第二尺寸可以小于所述第一尺寸。所述方法也可以包括當所述環形等離子體從所述通道的所述第一端向所述通道的所述第二端移動時壓縮所述環形等離子體。附圖說明圖IA是示出用于在錐形液態金屬漏斗中壓縮等離子體的系統的一個實施例的示意截面圖。在這個實施例中，等離子體槍形成緊湊環，該緊湊環被等離子體加速器向液態金屬漏斗加速。圖IB是示出用于在液態金屬漏斗系統中壓縮等離子體的系統的另一個實施例的示意截面圖。在這個實施例中，所述漏斗系統包括液態金屬漏斗和大體沿著所述漏斗的中軸布置的軸向液態金屬導管。在這個實施例中，等離子體加速器包括等離子體限制器，該等離子體限制器包括在加速器的傳播通道中的收縮部分。圖IC是示出用于在液態金屬漏斗系統中壓縮等離子體的系統的另一個實施例的示意截面圖。在這個實施例中，所述等離子體加速器包括等離子體限制器，該等離子體限制器包括一個或多個磁性線圈。圖ID是用于壓縮等離子體的系統的實施例的透視剖面圖。在圖IC中所示的實施例大體類似于在圖IB中示意地所示的實施例。圖2是指示用于實現各個等離子體密度的勞遜判據的等離子體的能量的示例計算和在各個等離子體密度下的等離子體的磁壓的示例計算的圖形。這些示例計算基于玻姆擴散和下述特定的其他假設。注意，1個氣壓(atm)是大約105Pa。圖3是示出在錐形液態金屬漏斗內的環形等離子體的示例的示意截面圖。圖4是示出考慮到在等離子體壓縮系統的示例實施例中可以出現的各種功耗的、 用于實現各個等離子體密度的勞遜判據的等離子體能量的示例計算的圖形。具體實施例方式已經在過去建立和研究了錐形同軸等離子體球馬克加速器來用于例如X射線產生、托卡馬克加油和等離子體物理研究。然而，最大可獲得的磁壓已經被在設備中使用的固態材料的強度(例如，固態材料的斷裂極限、屈服強度或斷裂點)限制。在本手段的特定實施例中，通過使用下面詳細地描述的錐形或漏斗形狀的金屬管，可以獲得的磁壓已經被提高得大本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種用于壓縮等離子體的設備，所述設備包括：等離子體槍，其被構造來產生等離子體的緊湊環；等離子體加速器，其具有第一端、第二端和在所述第一端與所述第二端之間的縱軸，所述等離子體加速器被構造來在所述第一端處接收所述緊湊環，并且沿著所述縱軸向所述第二端加速所述緊湊環；以及液體漏斗系統，其包括液體漏斗，所述液體漏斗具有大體與所述等離子體加速器的縱軸對準的大體上圓柱形的通道，所述通道具有：在所述通道的頂端處的第一內徑以及在所述通道的底端處的第二內徑，所述第二內徑小于所述第一內徑，所述液體漏斗系統被構造來從所述等離子體加速器的所述第二端接收所述緊湊環，并且當所述緊湊環沿著所述通道從所述頂端向所述底端移動時壓縮所述緊湊環，其中所述系統被構造使得所述緊湊環當在所述頂端之下時的壓力大于所述緊湊環當在所述頂端之上時的壓力。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：米切爾·喬治斯·拉伯齊，
申請(專利權)人：全面熔合有限公司，
類型：發明
國別省市：CA