一种加速器驱动的质子硼聚变核能装置

摘要

本发明公开一种加速器驱动的质子硼聚变核能装置，该装置主要由加速器系统、硼靶和能量转换系统组成。利用加速器将质子的能量加速到足够发生质子硼聚变反应需要的能量阈值，高能质子轰击硼靶并发生质子硼反应，最后由能量转换系统将能量带出。与现有常规磁约束氘氚聚变反应装置相比，本发明的质子硼聚变核能装置，一方面能够避免高能中子的产生，有效排除中子对结构材料的辐照损伤，以及降低对生物屏蔽和遥操安全性的要求；另一方面能够利用现有成熟的质子加速器技术，加速聚变能的实现。

主权项

一种加速器驱动的质子硼聚变核能装置，其特征在于，该装置包括：加速器系统(11)、硼靶(3)和能量转换系统(12)；所述加速器系统(11)由离子源(1)、加速管(2)组成，离子源(1)产生质子并与加速管(2)串联衔接，加速管(2)将质子加速到质子能谱在50keV～10MeV之间，最后轰击处在加速管(2)末端的硼靶(3)上；所述的硼靶(3)采用富集度为80％～100％的硼‑11(¹¹B)；所述的能量转换系统(12)由X射线捕集器(4)，抽气装置(5)，电源输出端(6)，热能交换器(7)，氦水分离器(8)，循环泵(9)和冷却水喷淋装置(10)组成；X射线捕集器(4)将硼靶(3)包络在中间，并将X射线的能量转化成电能输送到电源输出端(6)；抽气装置(5)布置在硼靶(3)下部，将质子与硼反应生成的氦气以及高温水蒸气抽出，利用相互连通的管道传递到热能交换器(7)；热能交换器(7)将氦气及水蒸气携带的热能提供给供热站使用，氦水分离器(8)将能量降低的氦气和水蒸气分离，并将氦气回收，剩下的水在循环泵(9)加压驱动下在冷却水喷淋装置(10)喷淋到硼靶(3)上，从而构成一个循环回路。