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托卡马克核聚变工厂 MIT 开发的「ARC」核聚变反应堆与常见的托卡马克式系统相比有哪些改进?

2021-03-08知识21

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。。

既然托卡马克已经那么成功了,怎么还不用于核聚变发电?输出能量已经大于输入能量了,但离实用还有一定的距离。可控热核聚变的演示性的聚变堆将于2025年实现,商用聚变堆将。

托卡马克核聚变的研发背景 能源是社会发展的基石。以煤炭、石油、天然气等化石能源替代柴薪的第一次能源革命带来了社会经济的飞速发展。然而这些宝贵的资源就这样被燃烧掉,同时造成了严重的污染。据估 计,一百年后地球上的化石能源将会面临枯竭。面对着即将来临的能源危机,人类有了一个共同的梦想—寻求一种无限而清洁的能源来实现人类的持续发展。托卡马克核聚变研究举步维艰,根本原因是轻元素原子核的聚合远比重元素原子核的分裂困难。原子核之间的吸引力是很大的,但原子核都带正电,又互相排斥,只有当两个原子核之间的距离非常接近,大约相距只有万亿分之三毫米时,它们的吸引力才大于静电斥力,两个原子核才可能聚合到一起同时放出巨大的能量。因此,首先必须使聚变物质处于等离子状态,让它们的原子核完全裸露出来。然而,两个带正电的原子核越互相接近,它们之间的静电斥力也越大。只有当带正电的原子核达到足够高的动能时,这需要几千万甚至几亿摄氏度的高温,它们的碰撞才有机会使它们非常接近,以致产生聚合。1933年,人们用加速器使原子核获得所需的动能,在实验室实现了核聚变。可是从这样的核聚变中得到的能量比加速器消耗的能量要小得多,根本无法获得增益的能量。1952年,美国用。

既然有了托卡马克装置,为什么核聚变能源的使用还是不成熟? 目前托卡马克装置对聚变等离子体控制时间还不够长,不足以维持聚变的自持反应。托卡马克装置的磁约束原理决定了其稳定性较差,目前的努力都是为了提高稳定性,延长等离子体。

既然托卡马克已经那么成功了,怎么还不用于核聚变发电? 因为核聚变的整个过程还是不能稳定存在,一次点燃以后经过一段时间磁束缚里面的粒子流就会崩溃掉,也就不能够持续进行运转,这样的间歇性的能量的释放虽然也有利用价值但是。

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,。

托卡马克核聚变工厂 MIT 开发的「ARC」核聚变反应堆与常见的托卡马克式系统相比有哪些改进?

可控核聚变的实现难点是什么? 翻了一圈,讲等离子体物理的比较多,但对核材料的重视程度普遍较低,我觉得有必要补chui充ge几bi点。费米…

既然有了托卡马克装置,为什么核聚变能源的使用还是不成熟? 目前托卡马克装置?聚变等离?体控制?间?够?足?维持聚变?自持反应?托卡马克装置?磁约束原理决定?其稳定性较差?目前?努力都?提高稳定性?延?等离?体?存续?间;另外?条路?惯性约束?条路?难点?于高功率激光点火装置?前?技术发展情况?说?两条路?需要解决?困难?暂?具备商业运行?能力(严格?说实验室运行?尚未真?功)?

MIT 开发的「ARC」核聚变反应堆与常见的托卡马克式系统相比有哪些改进? 参见 新型聚变反应堆十年内或可商用:能源无穷无尽_cnBeta 科学探索_cnBeta.COMIEEE Spectrum报道:MIT H…

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