聚变反应的束催化整体点火的制作方法

背景技术：

1、存在许多正在追求的聚变能产生方法，其大多数集中于热手段，由此燃料被加热到数百万度以实现点火。没有哪一个已成功地产生净能量增益。这些方法中的一些包括热斑点火、快速点火和冲击点火。一些还已使用激光技术(纳秒脉冲，本文称为长脉冲激光)来经由热手段取得实现聚变反应所需的条件，包括将燃料压缩至高密度并加热。然而，没有哪一个已通过使用研究最多的燃料氘和氚(dt)展示出净能量增益。

2、对于质子-硼聚变，本领域已广泛接受的是，在实验室规模下通过纯热手段点燃无中子的质子-硼反应是不切实际的，鉴于所需的温度比氘-氚(dt)反应所需的温度高10-100倍。

技术实现思路

1、在一个实施方案中，本发明为一种核聚变装置，其包含被配置成容纳燃料靶(fueltarget)的反应室；被配置成照射并由此压缩燃料靶的压缩激光器阵列；被配置成照射燃料靶、电离燃料靶的至少一部分并生成离子、加速离子通过燃料靶以及由此点燃核聚变反应的离子加速激光器阵列；以及被配置成将由核聚变反应释放的能量转换成电的能量转换模块。

2、在另一个示例实施方案中，本发明为一种核聚变反应燃料靶，其包含至少氢和硼-11核聚变反应物材料，其中所述燃料靶是球形的，并且其中所述燃料靶在室温下为固体。

3、在另一个示例实施方案中，本发明为一种核聚变反应燃料靶，其包含：核心，所述核心包含至少硼-11和第二核聚变反应物材料；以及封装所述核心的壳，其中所述燃料靶在室温下为固体。

4、在另一个实施方案中，本发明为一种核聚变系统，其包含任何本文描述的核聚变装置；以及任何本文描述的核聚变反应燃料靶，燃料靶设置在核聚变装置的反应室中。

5、在另一个实施方案中，本发明为一种产生核聚变反应的方法，其包括：用由压缩激光器阵列生成的激光脉冲照射容纳在反应室中的燃料靶，由此压缩燃料靶；用由离子加速激光器阵列生成的激光脉冲照射燃料靶，由此电离燃料靶的至少一部分、生成离子、加速离子通过燃料靶并由此点燃核聚变反应；以及将由核聚变反应释放的能量转换成电。

技术特征：

1.一种核聚变装置，所述装置包含：

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述压缩激光器阵列被配置成在至少10纳秒的脉冲持续时间内发射具有至少1千焦耳的总能量的同时激光脉冲。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的装置，其中所述加速激光器阵列被配置成在小于10纳秒的脉冲持续时间内发射具有至少1千焦耳的总能量的同时激光脉冲。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中所述压缩激光器阵列包含至少四个激光器。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其中所述离子加速激光器阵列包含至少四个激光器。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述加速激光器阵列被配置成发射至多1纳秒的脉冲。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其中所述离子加速激光器阵列产生至少一个190nm至550nm的光束。

8.一种核聚变反应燃料靶，所述燃料靶包含：

9.一种核聚变反应燃料靶，所述燃料靶包含：

10.根据权利要求9所述的燃料靶，其中所述壳包含至少第三核聚变反应物材料。

11.根据权利要求8至权利要求10中任一项所述的燃料靶，所述燃料靶还包含封装所述壳的附加层，所述附加层包含高原子序数(z)材料。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的燃料靶，其中所述第二和所述第三核聚变反应物材料各自独立地选自含氢材料、含氘材料、含氚材料、含硼-11的材料、含氦-3的材料或含锂-6的材料。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的燃料靶，其中所述高z材料为al、si、ti、cr、fe、co、ni、cu、zn、mo、au、pd或pt。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的燃料靶，其中所述燃料靶具有约2.5微米至约50毫米的特征尺寸。

15.一种核聚变系统，所述系统包含：

16.根据权利要求1415所述的系统，所述系统被配置成生成每千焦耳能量至少2x 1016个α-粒子，所述能量由所述压缩激光器阵列的脉冲和所述离子加速激光器阵列的脉冲的组合提供。

17.根据权利要求12-16中任一项所述的系统，其中所述核聚变反应燃料靶是非低温的。

18.一种产生核聚变反应的方法，所述方法包括：

19.根据权利要求20所述的方法，其中所述压缩激光器阵列被配置成在至少10纳秒的脉冲持续时间内发射具有至少1千焦耳的总能量的同时激光脉冲。

20.根据权利要求18或19中任一项所述的方法，其中所述加速激光器阵列被配置成在小于10纳秒的脉冲持续时间内发射具有至少1千焦耳的总能量的同时激光脉冲。

21.根据权利要求18-20中任一项所述的方法，其中所述加速激光器阵列被配置成发射至多1纳秒的脉冲。

22.根据权利要求18-21中任一项所述的方法，所述方法还包括将所述燃料靶压缩至其室温密度的至少两倍的步骤。

23.根据权利要求18-22中任一项所述的方法，其中所述离子加速激光器阵列产生至少一个190nm至550nm的光束。

技术总结一种核聚变装置，其包含：被配置成容纳燃料靶的反应室；被配置成照射并由此压缩燃料靶的压缩激光器阵列；被配置成照射燃料靶、电离燃料靶的至少一部分并生成离子、加速离子通过燃料靶以及由此点燃核聚变反应的离子加速激光器阵列；以及被配置成将由核聚变反应释放的能量转换成电的能量转换模块。技术研发人员：T·A·梅霍恩,W·麦肯齐受保护的技术使用者：HB11能源控股有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2