国际核聚变发展前沿动态课件

1、国际核聚变发展前沿动态,核聚变的定义,由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。,典型的核聚变反应,核聚变的条件,到等离子态大约10万摄氏度 克服库仑力上亿摄氏度高温。,高温等离子体被约束到一起。,超高温,高压,可控核聚变,没有相应的容器,物理方法约束,控制核聚变的方法,约束的方法,磁约束,惯性约束,等离子体是由带电粒子组成，可被强磁场约束。,对燃料靶丸进行压缩、加热、点火并达到充分热核反应，由于粒子的惯性，在尚未严重飞散之前完成适度的热核聚变。,几种磁约束的方法,托卡马克装置,磁镜

2、,几种磁约束的方法,仿星器,箍缩,托卡马克TOKAMAK,纵场线圈，产生环向磁场，约束等离子体，极向场控制等离子体的位置和形状，中心螺管也产生垂直场，形成环向高电压，激发等离子体，同时加热等离子体 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。,发展过程,20世纪50年代初，苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出磁约束的概念。,苏联的阿奇莫维奇于1954年建成了第一个磁约束装置。,国际热，托卡马克的飞速发展。,法国、日本、俄罗斯和中国的超导的托卡马克装置，都只有纵向场线圈采用超导技术，属于部分超导。,中科院等离子体物理研究所研制的EAST装置，由于采用了先进

3、的非圆切面和全超导技术，等离子体稳定运行的时间可达十六分钟。,EAST,第一次采用了非圆型垂直截面，目的是在不增加环形直径的前提下增加反应体的体积，提高磁场效率。 第一次全部采用了液氦无损耗的超导体系。运用优良的线圈材料，尽量少用液氦，同时让液氦可以循环使用，尽量减少损耗。 第一个具有主动冷却结构的托卡马克，连接冷却塔，可以在长时间运行后将反应产生的热量带走。 一方面是为真正实现稳定的受控聚变迈出的重要一步，另一方面也是工程化的重要标志冷却塔换成汽轮机是可以发电的。,产生强磁场的新方法,脉冲激光器发出圆偏振光。,线内部的电子同步朝一个方向作圆周运动。,产生特定方向的辐射和极强的磁场。,在细线周

4、围几厘米的空间里产生强度为百万特斯拉的稳定磁场，强度与一颗白矮星的磁场相似。,惯性约束核聚变,几毫克氘和氚的混合气体装入直径约几毫米的小球内。,从外面均匀射入激光束或粒子束，挤压球内气体。,球内气体压力和温度急剧升高。,达到需要的点火温度时，球内气体发生爆炸，产生大量热能。,这样的爆炸每秒钟发生三四次，并持续不断地进行下去，释放出的能量就可以达到百万千瓦级的水平。,这一理论的奠基人之一就是我国著名科学家王淦昌。,点火方法,欧姆发热(电流，等离子的电阻） 高能中性粒子发热（碰撞交换能量） 大功率射频波发热（共振，吸收能量） 绝热压缩发热（增强磁场来加热） 粒子加热,冷核聚变,在接近常温常压和相对简单的设备条件下发生核聚变反应。也称为低能量核反应。,冷核聚变,日本知名科学家，大阪大学名誉教授Yoshiaki 公开展示了他最新的研究成果，在常温条件下将氘气变成氦。 现象：将氘气压入钯锆氧化物后，反应容器的温度上升到70摄氏度，并且长期处于远高于室温的状态达50个小时。 原理：如果强行把两个氘（氢元