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等离子体加热的用途 托卡马克电流驱动

2021-03-11知识8

一个猜想:利用托卡马克装置造炸弹 想的太简单了。托卡马克是一环形装置,通过约束电磁波驱动,创造氘、氚实 现聚变的环境和超高温,并实现人类对聚变反应的控制。受控热核聚变在常规托卡马克装置上已经实现。但常规托卡马克装置体积庞大、效率低,突破难度大。受控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。国际热核实验堆是一个基于托卡马克方案的项目,主要目的是实现氘-氚燃料点火并持续燃烧,最终实现氘-氚燃料的稳定燃烧;证明利用核聚变发电是安全 的,也不污染环境;另外也进行核聚变工艺技术一体化实验。由于氘-氚燃料点火的需要,这个实验堆要建得相当大,当时设定。

等离子体加热的用途 托卡马克电流驱动

科学岛的科研成果 合肥科学岛等离子体物理研究所是于1978年9月20日成立的大科学工程性基础研究所,经过多年努力,形成了以等离子体物理和核聚变工程技术研究为主攻方向,离子束生物工程、强磁场科学和技术、应用等离子体研究等多学科共同发展的格局。承担着国家大科学工程建设、国家“八六三”计划、“九七三”计划、国家计委、国家基金委的多项重大科研项目,是中国主要的核聚变研究基地。依靠科学岛自己的力量建设了HT-6B、HT-6M托卡马克装置和中国第一个超导托卡马克HT-7装置,建成了总功率达20万千瓦交直流脉冲电源系统,建成了兆瓦级的波加热系统和兆瓦级的低杂波驱动电流系统,建成了中国场强最高的20万高斯混合磁体和中国最大规模的低温液氮液氦系统,建成了先进的计算机控制和数据采集及处理系统。科学岛多年来获得科研成果200多项,其中国家及院部级重要科研成果奖50多项。1994年建成的HT-7装置是中国 第一个超导托卡马克,它的建设使中国成为继俄国、法国、日本之后第四个拥有超导托卡马克装置的国家。突出的运行和实验成果,标志着中国磁约束核聚变研究的综合实力和科学技术已达到国际水平,表明科学岛已具备设计、研制和运行超导托卡马克装置的能力。科学岛承担建设的国家。

托卡马克核聚变的实验装置 “超导托卡马克核聚变2113”实验包括一个具有非圆小5261截面的大型4102超导托卡马克实验1653装置和低温、真空、水冷、电源及控制、数据采集和处理、波加热、波驱动电流、诊断等子系统。其中超 导托卡马克装置是本项目的核心。而超导托卡马克装置又包括超导纵场与极向场磁体系统、真空室、冷屏、外真空杜瓦及面对等离子体部件等部件。承担各部件设计的工程技术人员,在充分集思广益、充分发挥创新能力的基础上,借鉴国际上同类装置的经验,通过一丝不苟的努力工作,目前各项工作的进展呈良性循环-设计推动了预研工作的进行,预研工作的结果又使设计得到进一步优化。为世界近堆芯聚变物理和工程研究搭建起了一个重要的实验平台,为我国磁约束核聚变研究的进一步发展,提升中国磁约束聚变物理、工程、技术水平和培养高水平人才奠定了坚实基础。EAST是世界上唯一投入运行的全超导磁体的托卡马克装置,将为国际热核聚变实验堆(ITER)的建设及聚变能的发展做出了重要贡献。

可控核聚变是否真的有传说中那么美好? 今年的EAST实验重点开展了高功率加热下堆芯物理机制研究的系列实验。通过优化稳态射频波等多种加热技术在…

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可控核聚变的高温等离子体放电是怎么回事? 首先感谢一楼的精彩回答.补充2句:“EAST”的主要部件就是16个超导线圈组成的环形磁场.如一楼所述,电离后产生的带电粒子会因为磁场的影响在环形磁场内做螺旋运动,产生电流.理想状态下,带电粒子由于磁场的约束只在磁场内部运动,不会产生损失,但是由于各种原因(磁场不够强,或者粒子速度过快,或者磁场强度不均匀等等)带电粒子会不可避免的逃逸出磁场的约束,最终导致电流的泯灭.这就是“电流200千安,时间3秒”的解释.

等离子体加热的用途 等离子体加热利用外加功率源来提高等离子体温度的方法和技术手段。聚变装置中的等离子体是由人工方法(极大多数情况下是将材料气体电离)产生的,起始温度仅几十万度(或几十电子伏特),需不断从外部输入能量来继续提升其温度,直至达到能满足自持反应条件(此时氘-氚反应产生的α粒子将起加热功能,维持必要的温度)。各种适宜于加热等离子体的方案必须满足两方面的要求:①不会破坏整体约束(如引起强的等离子体不稳定性或引起大量杂质);②在相当宽的参数范围内加热效率高,并且工艺要求合理。已为实践证明有效的并可用于聚变堆加热的方法主要有:欧姆加热、高能中性束注入加热、波加热。在聚变堆自持燃烧条件下,则主要依靠聚变粒子的自加热。加热和约束的关系在许多类型的聚变装置中,等离子体的形成和初始加热是与建立稳定的等离子体位形相协调的。如托卡马克和仿星器中的欧姆加热、反向场位形中的欧姆加热和湍流加热等。但当用更强功率的加热来进一步提高等离子体的温度时,却发现约束在一定程度上变坏,这是由于强功率加热不可避免地会激发某些不稳定性和增大杂质。结果,约束时间随加热功率的加大而下降。为满足自持聚变反应条件,就必须加大聚变堆几何。

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