全超导托卡马克核聚变实验装置的基本原理 全超导托卡马克核聚...

EAST超导托卡马克核聚变实验装置如何制造的？有哪些用途？ 核聚变能以氘氚为燃料，具有安全、洁净、资源无限3大优点，是最终解决我国乃至全人类能源问题的战略新能源。国家重大科学工程项目EAST超导托卡马克核聚变实验装置(原名HT-7。超导托卡马克需要那么高温度，什么材料才能承受那高的温度？ 托卡马克(Tokamak)是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字Tokamak来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。托卡马克的中央是。全超导托卡马克核聚变实验装置的基本原理 核能是能源家族的新成员，包括裂变能和聚变能两种主要形式。裂变能是重金属元素的核子通过裂变而释放的巨大能量。受控核裂变技术的发展已使裂变能的应用实现了商用化，如核(裂变)电站。裂变需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少，而且常规裂变反应堆会产生放射性较强的核废料，这些因素限制了裂变能的发展。聚变能是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核并释放出的能量。目前开展的受控核聚变研究正是致力于实现聚变能的和平利用。其实，人类已经实现了氘氚核聚变-氢弹爆炸，但那是不可控制的瞬间能量释放，人类更需要受控核聚变。维系聚变的燃料是氢的同位素氘和氚，氘在地球的海水中有极其丰富的蕴藏量。经测算，l升海水所含氘产生的聚变能等同于300升汽油所释放的能量。海水中氘的储量可使人类使用几十亿年。特别的，聚变产生的废料为氦气，是清洁和安全的。因此，聚变能是一种无限的、清洁的、安全的新能源。这就是世界各国尤其是发达国家不遗余力竞相研究、开发聚变能的根本原因。受控热核聚变能的研究主要有两种-惯性约束核聚变和磁约束核聚变。前者利用超高强度的激光在极短的时间内辐照氘氚靶来实现聚变，后者则利用强磁场可很好地约束带电粒子的特性，。全超导托卡马克核聚变实验装置的装置概况 建设背景上世纪90年代初，库尔恰托夫研究所所长卡托姆采夫院士致信李正武院士，表示愿意赠送T-7给中国，该信被转交到时任等离子体所所长的霍裕平院士。等离子体所认真分析了国际核聚变发展的趋向，抓住机遇，果断决策，接收了T-7装置，并动员和组织了全所主要的人力、财力和工程技术力量，投入装置的建设。T-7装置不是简单的引进，而是根据我们的研究和实验要求进行了根本性改造：将原48个纵场线圈合并改造成24个，并重新设计制作了新的真空室，增加了34个新的窗口，大大改善了装置的可接近性。为开展高功率辅助加热和长脉冲运行实验，设计安装了真空室内主动水冷内衬和新的垂直场系统。建成了国内最大的低温液氦系统和大功率电源系统等九个子系统，使一个原本不具备物理实验功能的T-7装置改造成能够开展多种实验的先进装置-中国第一个、世界第四个超导托卡马克HT-7。发展过程1990年10月，与俄协议正式生效；1991年3月，HT-7正式立项；1991年6月T-7所有部件运抵等离子体所；1993年国际上12位著名核聚变科学家组成的国际评估小组对HT-7进行评估，称HT-7是“发展中国家最先进的托卡马克装置，并能进行准稳态运行，使中国核聚变研究接近世界核聚变的前沿”；1994年5月。托卡马克为什么要用超导技术？ 托卡马克的核心原理是用等离子体隔热层阻隔核聚变反应的超高超高的温度！而这等离子体的持续产生需要持续超强大的电流！如果不用超导技术，那这么大的电流就在导体内会产生超高热，影响等离子体隔热层的持续产生。目前，中国 托卡马克持续工作时间为102秒！是5000万度超高温下全球第一！这已经是很难的了！超导托卡马克的HT-7超导托卡马克简介 中国科学院等离子体物理研究所是我国核聚变研究的重要基地，主要从事高温等离子体物理、受控热核聚变技术的研究以及相关高技术的开发研究工作。担负着国家核聚变大科学工程的建设和研究任务。八十年代建成HT-6B、HT-6M、MPTX、磁镜等一批有影响的聚变研究实验装置。进入九十年代，又成功地建成我国第一个超导托卡马克HT-7实验装置，使我国成为继俄、法、日之后第四个拥有超导托卡马克装置的国家，为我国的核聚变研究进入世界核聚变前沿打下了坚实的基础。等离子体所承担了国家八六三高技术发展计划、国家计委重大科技攻关项目，国防科工委预研项目、国家基金委和科学院重大、重点等多项研究任务，是世界实验室在我国设立的核聚变研究中心，是第三世界科学院优秀研究中心。九十年代初，等离子体所利用前苏联赠送的原价值约1500万美元的T-7装置进行大幅度 改造，使其成为研究性能不仅更加先进，而且更加完善的我国第一个超导托卡马克-HT-7。其主要研究目标是，获得并研究长脉冲或准稳态高温等离子体，并检验和发展与其相关的工程技术，为未来稳态先进托卡马克聚变堆提供工程技术和物理基础。经过三年半的努力，已全部按新设计要求完成任务。94年12月至95年3月成功地。EAST超导托卡马克核聚变实验装置如何制造的？有哪些用途？ 核聚变能以氘氚为燃料，具有安全、洁净、资源无限3大优点，是最终解决我国乃至全人类能源问题的战略新能源。国家重大科学工程项目EAST超导托卡马克核聚变实验装置(原名HT-7U)于1998年7月由原国家计委正式立项，2000年10月正式开工建设，国家投资1.65亿元。它是世界上第一个具有非圆截面的全超导托卡马克，该项目的科学目标旨在探索近堆芯条件下等离子体稳态运行模式，从而为未来稳态运行的先进托卡马克核聚变反应堆提供重要的工程技术和物理基础。中科院合肥研究院等离子体所的科研人员经过8年艰苦努力，于2006年初成功进行了装置的工程联调，自2006年9月起开始转入物理实验阶段，现已成功开展了两轮物理实验，在全超导磁体稳定运行条件下，获得了最大电流500千安、9秒重复放电、大拉长比偏滤器等离子体等多项实验成果。EAST装置的主机部分高11米，直径8米，重400吨，由超高真空室、纵场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等六大部件组成。其实验运行需要有大规模低温氦制冷、大型高功率脉冲电源及其回路、大型超导体测试、大型计算机控制和数据采集处理、兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热、大型超高真空、以及多种先进诊断测量等系统支撑。学科涉及面广，。超导托卡马克装置的EAST 为了在近堆芯的高参数条件下研究等离子体的稳态和先进运行，深入探索实现聚变能源的工程、物理问题，等离子体所在成功建设中国第一个超导托卡马克HT-7的基础上，提出了“HT-7U全超导非圆截面托卡马克装置建设”计划。为使国内外专家易于发音、便于记忆同时又有确切的科学含义，项目的名称在2003年10月正式由HT-7U改为EAST。EAST由实验“Experimental”、先进“Advanced”、超导“Superconducting”、托卡马克“Tokamak”四个单词首字母拼写而成，它的中文意思是“先进实验超导托卡马克”，同时具有“东方”的含意。EAST装置是我国自行设计研制的国际首个全超导托卡马克装置（右图），其主要技术特点和指标是：16个大型“D”形超导纵场磁体将产生纵场强度 BT=3.5 T；12个大型极向场超导磁体可以提供磁通变化 ΔФ≥10 伏秒；通过这些极向场超导磁体，将能产生≥100万安培的等离子体电流；持续时间将达到1000秒，在高功率加热下温度将超过一亿度。EAST装置的主机部分高11米，直径8米，重400吨，由超高真空室、纵场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等六大部件组成。其实验运行需要有大规模低温氦制冷、大型高功率脉冲电源及其回路、大型超导体测试、。超导托卡马克装置只能运行几百秒吗？为什么？ 为什么超导托卡马克装置只能运行几百秒？其实无论是是磁约束中的托卡马克还是仿星器、或者球形环、磁镜等还是惯性路子的国家点火装置，统统都不能连续运行，当然两者未来的前途也不一样，磁约束封闭环境比较适合用来发电，惯性类未来适合星际旅行的飞行器发动机等等；不过现在看来磁约束似乎更接近成功一些。托卡马克核聚变装置示意图可以从如下几个角度来看看这个可控核聚变的难度有多高。一、工作原理 从原理上看似乎并不难，不就是轻元素聚变成比较重的元素然后丢失的一些质量释放出巨大的能量，太阳上天天在发生！但难度也是由此而来的。首先太阳上有极高的温度和压力，我们地球上不具备，另外太阳是一个在宇宙空间的球体啊，极高温的等离子体等都受到太阳引力的约束，还有太阳会释放出高能粒子，最后比较关键，太阳聚变的元素是氢，但我们人类连最容易的氚氘聚变温度都难以到达，可想而知这有多难！二、材料选择 我们人类现有最耐高温的材料是钨，3410度，但即使如此，在5000万度的聚变等离子面前，连黄油都不如！幸亏等离子体是导电的，可以用磁场来约束它，这也导致了下一个问题。另外聚变时会产生中子等，内壁材料吸收了中子之后会嬗变具有放射性.三、成本分摊 问题。

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