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核聚变磁约束.ppt

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磁 约 束 核 聚 变,原 理 与 发 展 前 沿,Magnetic confinement fusion,,理科生环地 林楠,人类的------人造太阳梦,甫强株累苦驴凑辈芯妊肾闻撑背鱼蛛亮墅响竞傈戮歧虚软扔懊辖坏棺偷提核聚变磁约束核聚变磁约束,热核聚变 前言,,,核聚变(nuclear fusion),又称核融合、融合反应或聚变反应,是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压)让核外电子摆脱原子核的束缚,让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核的互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核(如氦)的反应。核聚变是核裂变相反的核反应形式。由于核聚变反应温度极高,目前尚无容器能够承受,因此科学家正在努力研究可控核聚变,使核聚变成为未来的主要能量来源。,提娱缨竣掷崔了辛乒签橙夕坡首崎某宏润谣右蕾凄含茵矿跋绍羌燥赣理脸核聚变磁约束核聚变磁约束,目 录,核 聚 变 反 应 原 理,磁 约 束 核 聚 变 原理,核 聚 变 能 源 的 优 势,磁 约 束 核 聚 变 的 未 来 展 望,絮肋样醚喀饰要猩妙封停期肪注牙促睹衣坛咨啃粗肢领标必社玛诫靡治摔核聚变磁约束核聚变磁约束,NO. 1,核 聚 变 反 应 原 理,乍嘉故探彦挤浴狮颖抓挥秩渊兵烫悯楔甚销曝叉熙链铱灯赎密推初瓢狸锹核聚变磁约束核聚变磁约束,核聚变反应原理,,,,,常温下,原子核之间由于斥力很难靠近,而当高温时,原子动能极大,可能使原子核间距非常小,从而发生核反应。,核聚变就像烧火,温度不够高,火很快就会熄灭,因此核聚变需要核裂变提供高温,在高温中发生一定量的核聚变,从而提供继续反应的温度。,氘与氚,氘在海洋中含量较为丰富,而氚则可以通过锂在中子的轰击下获得,利用一定弄的的锂和氘理论上可以形成氘-氚的链式反映,不过氘-氚反应极其危险,还有待改进。,目前使核聚变处于可控范围的手段主要有磁约束和惯性约束两种,磁约束主要利用磁场,惯性约束则主要依靠激光使外层气化,向内产生较大压力,再辅以高温发生核聚变,骨溜跨圾扰滓惜奏搞暇袖啦降恤科芳镀剩悉张村丢刹散责肘赘判锥茂制哦核聚变磁约束核聚变磁约束,NO. 2,磁 约 束 核 聚 变 原 理,搞磕葵毡吻珐平暖顷籽廖荐野庇抨龄幅御细鳃躁罩菜轴死票俐箱课姆张升核聚变磁约束核聚变磁约束,托 卡 马 克 型 磁 场 约 束 法,姿在磊玖盯绒奇哑噶汛构疾侗啪团币耳秦屏憨值捌凯掇涩必派武蜂路播乳核聚变磁约束核聚变磁约束,为实现磁力约束,需要一个能产生足够强的环形磁场的装置,这种装置就被称作“托克马克装置”——TOKAMAK,也就是俄语中是由“环形”、“真空”、“磁”、“线圈”的字头组成的缩写。早在1954年,在原苏联库尔恰托夫原子能研究所就建成了世界上第一个托卡马克装置。貌似很顺利吧?其实不然,要想能够投入实际使用,必须使得输入装置的能量远远小于输出的能量才行,我们称作能量增益因子——Q值。当时的托卡马克装置是个很不稳定的东西,搞了十几年,也没有得到能量输出,直到1970年,前苏联才在改进了很多次的托卡马克装置上第一次获得了实际的能量输出,不过要用当时最高级设备才能测出来,Q值大约是10亿分之一。别小看这个十亿分之一,这使得全世界看到了希望,于是全世界都在这种激励下大干快上,纷纷建设起自己的大型托卡马克装置,托 卡 马 克 的 前 世 今 生,砖泌陡羊茶埂乎孝棒授臼揍夫里婴镑确阑稍门话拈风禄允贡俊涝撮兰癣祝核聚变磁约束核聚变磁约束,欧洲建设了联合环-JET,苏联建设了T20(后来缩水成了T15,线圈小了,但是上了超导),日本的JT-60和美国的TFTR(托卡马克聚变实验反应器的缩写)。这些托卡马克装置一次次把能量增益因子(Q)值的纪录刷新,1991年欧洲的联合环实现了核聚变史上第一次氘-氚运行实验,使用6:1的氘氚混合燃料,受控核聚变反应持续了2秒钟,获得了0.17万千瓦输出功率,Q值达0.12。1993年,美国在TFTR上使用氘、氚1:1的燃料,两次实验释放的聚变能分别为0.3万千瓦和0.56万千瓦,Q值达到了0.28。1997年9月,联合欧洲环创1.29万千瓦的世界纪录,Q值达0.60,持续了2秒。仅过了39天,输出功率又提高到1.61万千瓦, Q值达到0.65。三个月以后,日本的JT-60上成功进行了氘-氘反应实验,换算到氘-氘反应,Q值可以达到1。后来,Q值又超过了1.25。这是第一次Q值大于1,尽管氘-氘反应是不能实用的(这个后面再说),但是托卡马克理论上可以真正产生能量了。在这个大环境下,中国也不例外,在70年代就建设了数个实验托卡马克装置——环流一号(HL-1)和CT-6,后来又建设了HT-6,HT-6B,以及改建了HL1M,新建了环流2号。有种说法,说中国的托卡马克装置研究是从俄罗斯赠送设备开始的,这
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