亚博app下载安装_激光核聚变:中国“人造太阳”冉冉升起

本文摘要:近日,中科院等离子体物理研究所研制的全超导托卡马克实验装置(又称人造太阳)拒绝接受技术升级。

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近日,中科院等离子体物理研究所研制的全超导托卡马克实验装置(又称人造太阳)拒绝接受技术升级。它是世界上唯一的全超导托卡马克核聚变实验装置,可持续400秒以上,中心温度不到2000万摄氏度。正在进行的升级计划,超越了人造太阳中心温度为1亿摄氏度,后续时间为1000秒的科学目标,解决了数亿摄氏度高温等离子体倒计时运行的世界性难题,为中国参与的国际合作项目国际热核聚变实验400秒长脉冲实验奠定了基础。

什么是人造太阳?国际热核试验反应堆(ITER)计划,也称为人造太阳计划,由欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄国和印度等七方共同参与。它的目的是利用氢同位素在高温下再次聚变,提供非常丰富的能量。

其原理类似于太阳闪烁痉挛,即在几亿摄氏度的超高温条件下,利用氘和氚的聚变反应释放核能。核聚变燃料氘和氚可以从海水中提取,核聚变反应不产生温室气体和核废料。由于取之不尽、用之不竭的原材料会对环境造成危害,所以给出这个计划是为了解决未来的能源问题。

通过可控的热核聚变反应生产出一种获得无穷无尽的新能源的装置。这就相当于人类为自己产生一个或几个小太阳,不断从核聚变中获取能量。1939年,美国物理学家伯特证实,一个氘核与一个氚核相撞,合并成一个氦核,释放出一个中子,能量为17.6兆电子伏。

这一发现解释了太阳自燃的奥秘。ITER装置是一个超导托卡马克,可以产生大规模核聚变反应。作为核聚变能源实验,ITER计划将氘和氚组成的高温等离子体限制在几亿摄氏度的体积约为837立方米的磁场中,产生50万千瓦的核聚变能量,持续约500秒。20世纪50年代初,苏联科学家塔姆和萨哈罗夫明确提出了磁约束的概念。

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根据这一思想,苏联库尔恰托夫原子能研究所的阿奇莫维奇进行了重大的研究和改进,于1954年完成了第一个磁约束装置。他把这个甜甜圈状的容器命名为托卡马克。

这是一个由阻挡磁场组成的容器,就像一个中空的百吉饼,可以用来限制电离的等离子体。托卡马克中等离子体的约束取决于产生周向磁场并约束等离子体的纵向场(周向场)线圈。极场控制等离子体的取向和形状,中心线圈也产生横向场,形成周向低压,激发等离子体,冷却等离子体,控制等离子体。

为了维持一个强约束磁场,电流的强度很大,时间很宽,线圈就会痉挛。为了解决这个问题,人们将最近的超导技术引入托卡马克装置。目前法国、日本、俄罗斯、中国有四个超导托卡马克装置在运行,都只对横向场线圈使用超导技术,属于部分超导。

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