一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法與流程
1.本技術涉及化石燃料核能復合燃燒驅動技術領域，具體而言，涉及一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法。
背景技術：
2.在通常情況下，化石燃料在空氣或氧氣環境下燃燒，釋放燃料熱值。在常壓空氣滑動弧等離子體場化石燃料復合燃燒方面，現有技術中有公開號為cn114143950a的一種氧焰復合等離子體炬，公開號為cn111947151a一種燃氣復合等離子體炬，公開號為cn109600899a的一種氧焰復合等離子體炬等，系發明人的同族專利申請，但沒有公開其原理。因此現有技術中關于化石燃料中核能與化學能復合燃燒進而和平利用核聚變能，從而使化石燃料產生更好燃燒產能的技術還沒有報道。
技術實現要素：
3.本技術的目的在于提供一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法，此驅動方法可以實現化石燃料在燃燒釋放化學能的同時釋放核能，提高燃燒釋能效果。
4.本技術解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。
5.本技術實施例提供一種用于化石燃料復合燃燒的驅動方法，將化石燃料與助燃氣體通入非均勻高梯度畸變交變電磁場中，解離出輕核進行碰撞，最后脫離交變電磁場后燃燒。
6.本技術驅動方法的工作原理為：化石燃料中含有少量氘與氚，以及其他一些輕核核素，在500v～100kv特定的非均勻高梯度畸變交變電磁場中，輕核碰撞聚變釋放核能。即在此等離子體場中化石燃料以及空氣組分均會解離，裸露出原子核，處于“深度等離子體狀態”，不能燃燒生成化合物co2和h2o，被迫解離出原子核與電子，為核反應的進行提供了充分必要條件。而當化石燃料離開了這個等離子體場后，才能“燃燒化合”，徹底釋放“化石燃料的燃燒熱值(化學能)”。脫離這個等離子體場控制后，10-1
～102μs(微秒)級時間即可點燃，比自然燃燒點火時間縮短約1～3個數量級。特別的，1nm3天然氣中的氘，即使1％聚變，就可以產生39mj的能量，比天然氣燃燒純低位熱值37.5mj還多。化石燃料核能化學能復合燃燒等離子體驅動技術與應用，獲得同樣熱能值，可以大量節約化石燃料。
7.相對于現有技術，本技術的實施例至少具有如下優點或有益效果：
8.本技術提供一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法，即在一種特定交變電磁場驅動下，產生周而復始的滑動電弧，化石燃料與空氣解離出的輕核碰撞釋放核能；當化石燃料在這個非均勻的梯度電場外緣，即脫離“交變電磁場”控制區后，經過10-1
～102微秒時間級別就實現超快速燃燒，大大提高了點燃速度。
9.本驅動方法完全能夠實現化石燃料的復合燃燒同時釋放化學能與核能，進而和平利用核聚變能，大大提高燃燒釋能效果，有效節約化石燃料的用量。
附圖說明
10.為了更清楚地說明本技術實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本技術的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
11.圖1為本技術實施例一種用于化石燃料復合燃燒的驅動方法示意圖；
12.圖2為本技術實施例采用三相滑動弧等離子體場的燃燒示意圖；
13.圖3為本技術實施例采用六相滑動弧等離子體場的燃燒示意圖；
14.圖4為本技術實施例十二相交流放電電極同平面布置放電模式示意圖；
15.圖5為本技術實施例多個有代表性的輕核聚變反應截面與入射能量關系實驗曲線示意圖。
具體實施方式
16.為使本技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
17.需要說明的是，在不沖突的情況下，本技術中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考具體實施例來詳細說明本技術。
18.一種用于化石燃料復合燃燒的驅動方法，將化石燃料與助燃氣體通入非均勻高梯度畸變交變電磁場中，解離出輕核進行碰撞，最后脫離交變電磁場后燃燒。
19.化石燃料中含有少量氘與氚，以及其他一些輕核核素，在500～25000v特定的電磁場中，輕核碰撞聚變釋放核能。即在此等離子體場中化石燃料以及空氣組分均會解離，裸露出原子核，處于“深度等離子體狀態”，不能燃燒生成化合物co2和h2o，被迫解離出原子核與電子，為核反應的進行提供了充分必要條件。而當化石燃料離開了這個等離子體場后，才能“燃燒化合”，徹底釋放“化石燃料的燃燒熱值”。脫離這個等離子體場控制后，10-1
～102μs(微秒)級時間即可點燃，比自然燃燒點火時間縮短約1～3個數量級。特別的，1nm3天然氣中的氘，即使1％聚變，就可以產生39mj的能量，比天然氣燃燒純低位熱值37.5mj還多。化石燃料核能化學能復合燃燒等離子體驅動技術與應用，獲得同樣熱能值，可以大量節約化石燃料。
20.本技術交變電磁場特征是高能量效率、大等離子體體積、低氣體流速，方便核能釋放。
21.一個帶電粒子在電場獲得動能公式：表1為元素周期表中的前9位元素的全部電子電離的電離能，單位ev。
22.表1
[0023][0024]
參考表1中元素的電離能數據，在這個非均勻梯度電場中，元素周期表中的前9位元素的全部電子電離的電離能都遠小于6.487kev(氘核在6500v電場下的獲得的動能)，也就是說，在此500v～100kv交變非均勻梯度電場中這9種元素基本完全電離，即可以完全裸露出原子核。特別是核素氘與氚，由于在多相非均勻梯度交變電磁場中，為原子核高速碰撞提供了充分必要條件，實現聚變。
[0025]
在本技術的一些實施例中，上述化石燃料為氣態、液態和固態中的一種或幾種混合物的流體。
[0026]
在本技術的一些實施例中，上述助燃氣體為空氣。作為可選的，助燃氣體還可以為氧氣。
[0027]
在本技術的一些實施例中，上述交變電磁場由等離子體電源和電極配合形成。具體地，本技術實施例中采用的交變電磁場設備采用公開號為cn114143950a的一種氧焰復合等離子體炬，因此本技術對具體設備的結構和來源不再贅述。
[0028]
在本技術的一些實施例中，上述等離子體電源為單相等離子體電源或多相等離子體電源，從而形成單相電場或多相電場。
[0029]
多個電極形成的一個非均勻的梯度電場，從而形成一個周而復始的滑動電弧場，從電極距離最近處點火引弧啟動，弧電壓最低；隨著氣流的噴入，電弧沿著“軌道型”電極表面向上滑動，電弧逐漸拉長，弧電壓逐漸升高；等電弧最長時，弧電壓達到空載電壓，電弧滅失，繼而在電極最近處又產生新弧，周而復始。在高頻交流電壓作用下，最長電弧尚未熄滅時，電極最近處往往就已產生新弧，從而形成梯度電場。
[0030]
這里需要說明的是，在滑動弧遠端消失的那一個時刻，等離子體電源輸出電壓值為最大，即電源空載值。而在滑動弧從產生，電弧在低的氣體流速推動下，沿著“電極表面軌道”滑動，直至電弧消失的這個“大體積立體等離子體場”是一個具有非均勻的高梯度電勢場。在這個區域內，化石燃料與空氣(或氧氣)會電離裸露出原子核。
[0031]
在本技術的一些實施例中，上述電極采用高導熱性且熔點大于1000℃的合金或金屬材料制成，例如銅和不銹鋼等。高熔點不易氧化的金屬具有易冷卻和壽命長的優點。
[0032]
在本技術的一些實施例中，上述電極的形狀為刀型、彎管擴張發散型、螺旋式上升型、球形和橢球形中的一種或多種。這些形狀的電極結構容易得到非均勻甚至畸變高梯度交變電磁場，方便帶電原子核碰撞，聚變。
[0033]
在本技術的一些實施例中，上述電極為中空風冷電極或水冷電極。
[0034]
在本技術的一些實施例中，上述交變電磁場的交變電壓為500v～100kv。電壓高低影響帶電原子核在電場受力獲得動能的大小。動能大小又影響能否原子核碰撞成功克服電勢壘的關鍵因素。
[0035]
在本技術的一些實施例中，上述交變電磁場的頻率為10hz～20000hz。電頻率的大小，決定電磁場中獲能原子核震蕩運動反向的“速”率，再加上非均勻畸變交變的電場，進而影響原子核碰撞“幾率”的大小。
[0036]
在本技術的一些實施例中，上述化石燃料與助燃氣體在非均勻高梯度畸變交變電磁場中的持續停留時間大于1微秒。
[0037]
關于交變電磁場的電壓和頻率的確定，圖5為國際原子能協會公認公開的典型7個輕核聚變能量(溫度)-聚變幾率(聚變截面)實驗圖，圖5中線條1代表d-t，線條2代表d-d，線條3代表t-t，線條4代表d-3
he，，線條5代表t-3
he，線條6代表p-11
b，線條7代表3he-3
he；作為入射核與靶核的能量(溫度)只要達到曲線中的數值，就會出現核聚變，由于核聚變核子尺度太小，碰撞成功與否只能以碰撞幾率計算，而且規定用核聚變截面大小來說明幾率。
[0038]
e＝1/2mv2＝qhu
[0039]
上式為帶電粒子在均勻電場中獲得動能的計算依據；其中：e為動能。m為帶電粒子質量，v為帶電粒子速度。qh為帶電電荷量，u為是電壓。圖5中曲線橫坐標對應的能量，對于不同的原子核，電荷值不一樣，自然對應電壓也不一樣。即一個氘核(1個“+”正電荷)在6500v時得到了6.487kev，對照圖5，可以看出即可出現核反應。注：圖5中坐標用的是“對數”坐標值。所以電壓越高，原子核動能就越大。但過高會出現“撞飛了”的現象，所以能量太高也不行，于是就有了圖5曲線上的“駝峰”現象。
[0040]
頻率，1hz是指1秒時間內重復次數。電的交變頻率決定電場“正方向”的頻率，電場“正方向”頻率，又決定“帶正電荷的原子核”的受力“正方向”頻率，這個正方向頻率的大小決定“原子核”“來回跑”的頻率，在“來回跑方向時”原子核發生“韌致輻射”釋放伽馬射線，同時不同核的近光速級別的增速減速方向轉化，這些過程在一個非均勻高梯度畸變交變電磁場中，原子核撞來撞去，撞在一起就引發“聚變”。比如氘-氘反應生成物“氦核”，由于氦核的質量比兩個氘核質量小，根據愛因斯坦質能方程e＝mc2,于是放出了能量，就是核能。所以電頻率越高，“核聚變”幾率越高。太高也不行，“搖頭”頻率太高，就“飛不遠”，也“撞不上”了，就不會核聚變了。
[0041]
以下結合實施例對本技術的特征和性能作進一步的詳細描述。
[0042]
實施例1
[0043]
一種用于化石燃料復合燃燒的驅動方法，原理如圖1所示，包括以下步驟：
[0044]
本實施例采用十二相滑動弧燃氣等離子體復合燃燒器，即本實施例中的交變電磁場采用十二相等離子體電源和電極配合形成，如圖4所示，本實施例的電極采用銅電極，形狀為刀型，十二個環繞的電極形成交變電磁場，開啟交變電磁場，調整其交變電壓為50kv，頻率為200hz，交變電磁場的底部連接有燃料噴嘴，化石燃料通過燃料噴嘴進入到交變電磁場中，在電磁場的作用下，化石燃料與空氣組分產生解離，裸露出原子核，輕核碰撞聚變，沿電極方向產生滑動弧，滑動弧遠端消失的那一個時刻，等離子體電源輸出電壓值為最大，即電源空載值，而在滑動弧從產生，電弧在低的氣體流速推動下，沿著“電極表面軌道”滑動，直至電弧消失的這個“大體積立體等離子體場”是一個具有非均勻的梯度電勢場。當化石燃
料脫離交變電磁場后進行點燃。
[0045]
實施例2
[0046]
一種用于化石燃料復合燃燒的驅動方法，包括以下步驟：
[0047]
本實施例采用三相滑動弧燃氣等離子體復合燃燒器，如圖2所示，即本實施例中的交變電磁場采用三相等離子體電源和電極配合形成，本實施例的電極采用銅電極，形狀為彎管擴張發散型，三個環繞的電極形成交變電磁場，開啟交變電磁場，調整其交變電壓為1000v，頻率為2000hz，交變電磁場的底部連接有燃料噴嘴，化石燃料通過燃料噴嘴進入到交變電磁場中，在電磁場的作用下，化石燃料與空氣組分產生解離，裸露出原子核，輕核碰撞聚變，沿電極方向產生滑動弧，滑動弧遠端消失的那一個時刻，等離子體電源輸出電壓值為最大，即電源空載值，而在滑動弧從產生，電弧在低的氣體流速推動下，沿著“電極表面軌道”滑動，直至電弧消失的這個“大體積立體等離子體場”是一個具有非均勻的梯度電勢場。當化石燃料脫離交變電磁場后進行點燃。
[0048]
實施例3
[0049]
一種用于化石燃料復合燃燒的驅動方法，包括以下步驟：
[0050]
本實施例采用六相滑動弧燃氣等離子體復合燃燒器，如圖3所示，即本實施例中的交變電磁場采用六相等離子體電源和電極配合形成，本實施例的電極采用不銹鋼電極，形狀為螺旋式上升型，三個環繞的電極形成交變電磁場，開啟交變電磁場，調整其交變電壓為5000v，頻率為10000hz，交變電磁場的底部連接有燃料噴嘴，化石燃料通過燃料噴嘴進入到交變電磁場中，在電磁場的作用下，化石燃料與空氣組分產生解離，裸露出原子核，輕核碰撞聚變，沿電極方向產生滑動弧，滑動弧遠端消失的那一個時刻，等離子體電源輸出電壓值為最大，即電源空載值，而在滑動弧從產生，電弧在低的氣體流速推動下，沿著“電極表面軌道”滑動，直至電弧消失的這個“大體積立體等離子體場”是一個具有非均勻的梯度電勢場。當化石燃料脫離交變電磁場后進行點燃。
[0051]
設定，天然氣中ch4組成是100％，則1nm3天然氣中有44.64molch4，在等離子體弧加持下，全分解，且等離子體化。
[0052]
ch4
→
c+4h
[0053]
44.64mol
→
44.64
×
4mol
[0054]
即，1nm3天然氣中有44.64
×4×
6.02
×
10
23
＝1.07
×
10
26
個氫原子。
[0055]
按照天然氫中d的豐度u
(d)
＝141.8
×
10-6
(約7000分之1)計算，
[0056]
1nm3天然氣中有d原子1.07
×
10
26
×
141.8
×
10-6
＝1.52
×
10
22
個。
[0057]
顯然，如果1nm3天然氣中有1％的d原子發生了核聚變，就會釋放熱能39.64mj
[0058]
2d
→
5.216
×
10-13j[0059]
1.52
×
10
22
×
1％
×
(5.216
×
10-13
)/2＝39.64mj
[0060]
注意：1nm3天然氣的低位熱值lhv＝36～40mj。
[0061]
同位素δ值：樣品中同位素比值相對于標準物質同位素比值的千分值
‰
：
[0062][0063]
式中：r
sa
是樣品中同位素比值；r
st
是標準物質同位素比值
[0064]
天然氣中氫同位素氘化甲烷δd ch4＞-190
‰
為海相沉積物，反之就定義為陸相沉
積物，海相天然氣甲烷富氘。天然氣中乙烷碳同位素為煤型氣，＜-28
‰
為油型氣，中間屬于混合型。
[0065]
輕質(凝析)油的碳同位素為-32.5～-24.3
‰
，比正常原油相對偏高。與海相有關的輕質(凝析)油的氫同位素δd＞-150
‰
，而非海相有關的輕質(凝析)油的氫同位素δd為-210～-105
‰
。
[0066]
煤的氫同位素δd其值在-81
‰
～-161
‰
，煤的值范圍是-25.37
‰
～-23.44
‰
(淮南張集煤礦)。
[0067]
即化石燃料中本來天然存在氘(氫的同位素)碳的同位素，這是核聚變的基礎。
[0068]
綜上所述，本技術實施例的一種用于化石燃料復合燃燒的驅動方法。化石燃料中含有少量氘與氚，以及其他一些輕核核素，在500～25000v特定的電磁場中，輕核碰撞聚變釋放核能。即在此等離子體場中化石燃料以及空氣組分均會解離，裸露出原子核，處于“深度等離子體狀態”，不能燃燒生成化合物co2和h2o，被迫解離出原子核與電子，為核反應的進行提供了充分必要條件。而當化石燃料離開了這個等離子體場后，才能“燃燒化合”，徹底釋放“化石燃料的燃燒熱值”。脫離這個等離子體場控制后，10-1
～102μs(微秒)級時間即可點燃，比自然燃燒點火時間縮短約1～3個數量級。特別的，1nm3天然氣中的氘，即使1％聚變，就可以產生39mj的能量，比天然氣燃燒純低位熱值37.5mj還多。化石燃料核能化學能復合燃燒等離子體驅動技術與應用，獲得同樣熱能值，可以大量節約化石燃料。
[0069]
以上所描述的實施例是本技術一部分實施例，而不是全部的實施例。本技術的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本技術的范圍，而是僅僅表示本技術的選定實施例。基于本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本技術保護的范圍。
技術特征：
1.一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法，其特征在于，將化石燃料與助燃氣體通入非均勻高梯度畸變交變電磁場中，解離出輕核進行碰撞，最后脫離交變電磁場后燃燒。2.根據權利要求1所述的一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法，其特征在于，所述化石燃料為氣態、液態和固態中的一種或幾種混合物的流體。3.根據權利要求1所述的一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法，其特征在于，所述助燃氣體為空氣。4.根據權利要求1所述的一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法，其特征在于，所述交變電磁場由等離子體電源和電極配合形成。5.根據權利要求4所述的一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法，其特征在于，所述等離子體電源為單相等離子體電源或多相等離子體電源，從而形成單相電場或多相電場。6.根據權利要求4所述的一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法，其特征在于，所述電極采用高導熱性且熔點大于1000℃的合金或金屬材料制成。7.根據權利要求4所述的一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法，其特征在于，電極的形狀為刀型、彎管擴張發散型、螺旋式上升型、球型和橢球型中的一種或多種。8.根據權利要求1所述的一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法，其特征在于，所述交變電磁場的交變電壓為500v～100kv。9.根據權利要求1所述的一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法，其特征在于，所述交變電磁場的頻率為10hz～20000hz。10.根據權利要求1所述的一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法，其特征在于，所述化石燃料與助燃氣體在非均勻高梯度畸變交變電磁場中的持續停留時間大于1微秒。
技術總結
本申請提出了一種用于化石燃料核能化學能復合燃燒的驅動方法，涉及化石燃料燃燒核能利用技術領域。步驟為：將化石燃料與助燃氣體通入交變電磁場中，解離出的輕核進行碰撞，引發核聚變反應，釋放核能，再脫離交變電磁場控制區后的等離子體態的化石燃料與助燃氣體微秒時間內就實現超快速燃燒，大大提高了點燃速度；并且本方法完全能夠實現化石燃料燃燒釋放化學能同時釋放核能，進而和平利用核聚變能，大大提高燃燒釋能效果，有效節約化石燃料的用量。量。量。
