[论文解读] New AB-Thermonuclear Reactor for Aerospace

Alexander Bolonkin|ArXiv.org|Jun 14, 2007

Electromagnetic Launch and Propulsion Technology参考文献 14被引用 4

一句话总结

本文提出一种用于航空航天应用的新型AB-聚变反应堆设计，采用棱镜反射器（PR）和等离子体反射器，将激光和热辐射在壳体形腔室内多次反射回燃料丸，显著降低辐射损失。该创新使劳森判据提高数百倍，使反应堆更小、更轻、更便宜，与传统设计相比，尺寸、重量和成本可减少数十倍。

ABSTRACT

There are two main methods of nulcear fusion: inertial confinement fusion (ICF) and magnetic confinement fusion (MCF). Existing thermonuclear reactors are very complex, expensive, large, and heavy. They cannot achieve the Lawson creterion. The author offers an innovation. ICF has on the inside surface of the shell-shaped combustion chamber a covering of small Prism Reflectors (PR) and plasma reflector. These prism reflectors have a noteworthy advantage, in comparison with conventional mirror and especially with conventional shell: they multi-reflect the heat and laser radiation exactly back into collision with the fuel target capsule (pellet). The plasma reflector reflects the Bremsstrahlung radiation. The offered innovation decreases radiation losses, creates significant radiation pressure and increases the reaction time. The Lawson criterion increases by hundreds of times. The size, cost, and weight of a typical installation will decrease by tens of times. The author is researching the efficiency of these innovations. Keywords: Thermonuclear reactor, Multi-reflex AB-thermonuclear reactor, aerospace thermonuclear engine. This work is presented as paper AIAA-2006-7225 to Space-2006 Conference, 19-21 September, 2006, San Jose, CA, USA.

研究动机与目标

• 为解决现有聚变反应堆体积大、重量重、成本高且无法满足劳森判据的问题。
• 开发一种适用于航空航天推进的紧凑、轻量化且低成本的聚变反应堆。
• 通过激光和热辐射的多次反射，减少惯性约束聚变（ICF）中的辐射损失。
• 通过反射腔体几何结构增强反应时间和辐射压力。
• 通过创新的反射组件显著提升劳森判据，实现实际聚变推进。

提出的方法

• 反应堆采用内壁铺设小型棱镜反射器（PR）的壳体形燃烧室。
• 棱镜反射器设计用于将激光和热辐射精确地多次反射回燃料丸，提高能量耦合效率。
• 集成等离子体反射器以反射轫致辐射，最大限度减少等离子体的能量损失。
• 反射几何结构增强了辐射压力并延长了反应时间，从而提高能量增益。
• 系统利用全内反射和棱镜的角聚焦原理，高效地重新定向辐射。
• 该设计旨在实现高度的能量约束，而无需依赖复杂的磁场或传统镜面系统。

实验结果

研究问题

• RQ1 通过棱镜反射器对激光和热辐射进行多次反射，能否显著降低惯性约束聚变中的辐射损失？
• RQ2 在壳体形腔室内使用棱镜和等离子体反射器，劳森判据可提升至何种程度？
• RQ3 与传统ICF反应堆相比，该反射设计能否使反应堆的尺寸、重量和成本减少数十倍？
• RQ4 多重反射机制如何增强燃料丸中的辐射压力并延长反应时间？
• RQ5 由于其紧凑性和高效性，所提出的AB-聚变反应堆设计是否适用于航空航天应用？

主要发现

• 棱镜反射器系统可将激光和热辐射多次反射回燃料丸，显著降低辐射损失。
• 等离子体反射器有效反射轫致辐射，进一步减少等离子体的能量损失。
• 由于多次反射，辐射压力增加，从而增强能量耦合和反应效率。
• 劳森判据预计可提高数百倍，从而创造更有利的聚变条件。
• 与传统聚变反应堆相比，该反应堆的尺寸、重量和成本估计可减少数十倍。
• 该设计为实现紧凑、高效、适用于航空航天应用的聚变推进系统提供了切实可行的路径。