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托卡马克核聚变的基本原理 新托卡马克

2021-03-05知识6

托卡马克核聚变装置那几个国家有 最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。各国相继建造或改建了一批大型托卡马克装置。。

托卡马克的各国概况 相比其他方式的受控核聚变,托卡马克拥有不少优势。1968年8月在苏联新西伯利亚召开的第三届等离子体物理和受控核聚变研究国际会议上,阿齐莫维齐宣布在苏联的T-3托卡马克上实现了电子温度1keV,质子温度0.5keV,nτ=10的18次方m-3.s,这是受控核聚变研究的重大突破,在国际上掀起了一股托卡马克的热潮,各国相继建造或改建了一批大型托卡马克装置。其中比较著名的有:美国普林斯顿大学由仿星器-C改建成的ST Tokamak,美国橡树岭国家实验室的奥尔马克,法国冯克奈-奥-罗兹研究所的TFR Tokamak,英国卡拉姆实验室的克利奥(Cleo),西德马克斯-普朗克研究所的Pulsator Tokamak。2006年9月28日,中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的新一代热核聚变装置EAST首次成功完成放电实验,获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。EAST成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。

关于中国的“人造太阳”。 中科院等离子体物理研究所所长李建刚说,虽然「人造太阳」的奇观在实验室中已经出现,但离真正的商业运行还有相当长的距离,「人造太阳」所发出的电能在短时间内还不可能。

热核聚变,托卡马克装置 托卡马克的中央是一个环形的真空室,外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场,将其中的等离子体加热到很高的温度,以达到核聚变的目的。在中国最有名的托克马克就是EAST2006年9月28日,中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的新一代热核聚变装置EAST首次成功完成放电实验,获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。EAST成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。2012年04月22日,中国新一代“人造太阳”实验装置(EAST)中性束注入系统(NBI)完成了氢离子束功率3兆瓦、脉冲宽度500毫秒的高能量离子束引出实验。本轮实验获得的束能量和功率创下中国国内纪录,并基本达到EAST项目设计目标。这标志着中国自行研制的具有国际先进水平的中性束注入系统基本克服所有重大技术难关。

托卡马克核聚变的基本原理 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,1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,。

超导技术是什么?托卡马克为什么要用超导技术? 他是一个动力源,托卡马克是一种可以实32313133353236313431303231363533e78988e69d8331333433643162现可控核聚变的装置,它是人造太阳,可以产生非常大的清洁能源,并且具有极低的核辐射。风险系数远低于核裂变,原则上类似于氢弹,但氢弹瞬间释放!在不久前的新闻中,这是我国东部的东西,属于低温超导托卡马克装置,它是目前世界上第一个,达到 5000万度的实验温度,稳定运行 100 多秒。人们称超导状态的导体为超导体。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失,称为零电阻效应。如果导体没有电阻,当电流流过超导体时将不会发生热损失,并且电流可以在没有电阻的导体中形成强电流,从而产生一个超级磁场。超导性是指某些物质的电阻在一定的温度条件下一般温度较低降至零的性质。1911年,荷兰物理学家H·卡茂林·昂内斯发现,当温度下降到4.2K左右时,汞突然进入新的状态,实际上它的电阻太小,无法测量,他称这种新的汞超导状态。后来,发现许多其他金属也具有超导性,超导性低于一定温度的物质称为超导体。超导材料和超导技术具有广阔的应用前景。超导性现象中的迈斯纳效应,使人们能够利用这一原理制造超导性火车和超导性船,因为这些车辆将在悬浮和无摩擦。

什么是托卡马克 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

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。

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