受控核聚变——现代物理学的一个重要前沿领域(之三)

 核聚变与核裂变可以说是核能的一对孪生兄弟.氘的聚变反应是在1934年世界上第一台加速器投入运行后不久就实现的,而铀的裂变反应直到1938年底才被发现.然而,裂变能源的发展一帆风顺而聚变能源的探索却道路曲折.早在1942年就建成了具有功率输出的实验性裂变反应堆,50年代就建成了商用核电站.而核聚变直到最近才基本证明了它的科学可行性,90年代可建成具有功率输出的实验反应堆,要到21世纪初才能发展商用聚变核电站.这是因为实现受控核聚变的条件实在太苛刻了!首先要使等离子体达到1亿度的极高温度,并且维持足够长的时间,以便产生足够多的聚变反应,释放大量的能量.     

等离子体与聚变物理的新进展

受控热核聚变是有长远意义的大型综合性的研究课题,其最终目标是获取轻核聚变释放的能量,从而根本解决能源问题.受控热核聚变是在高温等离子体状态下进行的,热核等离子体物理是当前等离子体物理的主要研究领域.现阶段聚变研究的中心任务,是掌握高温等离子体的规律.以寻求实现热核点火的方案.目前主要通过两种不同的途径进行探索:一种是磁约束方法,这是主要途径,其中最重要的是托卡马克型装置;另一种是惯性约束方法,利用激光或高能粒子束实现聚变.等离子体物理的另一个重要研究领域是空间及天体等离子体物理. 一、新型托卡马克与通向点火之路…     

受控核聚变两大途径的对比与结合

目前人们探索受控核聚变主要是从两个方向着手：磁约束受控核聚变和惯性约束受控核聚变，但目前还无法判定到底哪一种途径更为可取，文章首先对这两种途径进行对比，指出各自的特点和困难，在此基础上提出了一种结构相对简单，成本相对较低的三轴六极磁镜系统设想，希望能将磁约束和惯性约束和惯性约束结合起来，以实现受控核聚变反应。     

受控热核聚变研究五十年

 受控热核聚变研究至今已有近半个世纪的历史.核物理的发展,使得科学家早在30年代末就已接近于理解恒星内部的热核反应过程.1953年前苏联爆炸成功世界上第一颗氢弹,首次实现了非受控热核聚变.经过各国科学家近50年的共同努力,在磁约束受控聚变途径中,实验装置上获得的等离子体温度已从数电子伏(eV)增加到40千电子伏(keV)以上.     

国际热核聚变实验堆(ITER)计划

聚变能目前是认识到的可以最终解决人类能源和环境问题的最重要的途径之一，经过许多科学工作者半个多世纪的努力，磁约束聚变研究取得了重大的进展，集成当今国际受控磁约束核聚变研究的主要科学和技术成果，合作建立与未来实用聚变堆规模相比拟的受控热核聚变实验堆ITER(international thermonuclear experimental reactor)，成为国际上大家的共识，文章就ITER及相关的情况进行一些介绍。     

今日国外物理

 1 欧洲14国首次进行受控核聚变实验据日本NHK新闻报道,由欧洲14国科学家组成的科研小组,于去年11月9日在英国牛津郡卡勒姆的联合欧洲核聚变实验环形装置(JET)中,将0.2克氘与1.2克氘放入高压真空容器内,加热到摄氏3亿度,使核聚变温度超过太阳中心温度20倍,持续时间只有两分钟,成功地实现了重氢(氘)与氚的受控核聚变反应试验,能在1秒钟内产生100万瓦特的电能.科学家们在重达3500吨JET聚变实验装置里,首次增加了氚,其含量占混合燃料的14%;若氚与氘比例达到1:1,所产生能量的效率将会更高.     

受控核聚变——现代物理学的一个重要前沿领域(之三)

核聚变与核裂变可以说是核能的一对孪生兄弟.氘的聚变反应是在1934年世界上第一台加速器投入运行后不久就实现的,而铀的裂变反应直到1938年底才被发现.然而,裂变能源的发展一帆风顺而聚变能源的探索却道路曲折.早在1942年就建成了具有功率输出的实验性裂变反应堆,50年代就建成了商用核电站.而核聚变直到最近才基本证明了它的科学可行性,90年代可建成具有功率输出的实验反应堆,要到21世纪初才能发展商用聚变核电站.这是因为实现受控核聚变的条件实在太苛刻了!首先要使等离子体达到1亿度的极高温度,并且维持足够长的时间,以便产生足够多的聚变反应,释放大量的能量.     

受控热核聚变发展现况

核聚变动力的应用将提供几乎是无限，清洁的新一代能源，当前已经看到受控热核聚变的科学可能性，在利用核聚变生产动力之前，还要解决其工艺技术可行性及经济竞争能力等问题，聚变裂变混合堆是改善其经济性和减少工艺技术难点的方向之一，还可创造一个核能利用的有效途径。     

受控热核聚变研究及其在我国HT-7超导托卡马克上的最新进展

受控热核聚变研究在发展了50年后，在2003年进入了一个新的阶段，国际热核聚变实验堆项目将最后选址开工。科学工作者们希望这个在新世纪初开始的项目能成为彻底解决能源问题的发端，中国科学院等离子体物理研究所最近在受控热核聚变科研上取得了长足进展，朝着稳态高温等离子体的方向又跨出了坚实的一步．其HT-7超导托卡马克高温等离子体的持续时间达到63．95s，成为目前世界上能开展分钟级高温等离子体放电的仅有的两个超导托卡马克装置之一。文章主要介绍了中国科学院等离子体物理研究所最新的聚变实验研究进展。     

氢分子团簇的研究进展及其应用简

氢分子是宇宙中结构最简单、数量最多的分子,氢分子团簇是分子团簇结构和动力学的研究原型.同时,氢作为激光核聚变和托克马克受控热核聚变的原料,氢分子团簇对聚变的效率有很大的影响.本文介绍了氢分子团簇在基础研究、超流体研究、托克马克研究和激光核聚变研究中的研究意义、研究内容和研究现状.     

氢分子团簇的研究进展及其应用

氢分子是宇宙中结构最简单、数量最多的分子,氢分子团簇是分子团簇结构和动力学的研究原型。同时,作为激光核聚变和托克马克受控热核聚变的原料,氢分子团簇对聚变的效率有很大的影响。本文介绍了氢分子团簇在基础研究、超流体研究、托克马克研究和激光核聚变研究中的研究意义、研究内容和研究现状。     

核聚变研究的发展历史

当代物理学重要前沿领域之一的受控核聚变研究近年来取得了重要进展.预计今后几年内能够从实验上证明其科学可行性并实现热核点火,这将会在科学史上写下光辉的一页. 早在 1919年,阿斯顿(F.W.Aston)在实验中发现[1]氦-4的质量比组成氦的 4个氢原子的质量之和大约小l%左右.根据爱因斯坦质能关系,其质量差恰好等于四个氢原子核聚合成一个氦-4时释放的能量.卢瑟福也几乎在同一时期证明了足够大能量的轻原子核相互碰撞可以发生核反应.天体物理学家也提出设想:太阳这样的恒星其能量来源于原子核的聚变反应.1920年,英国天体物理学家爱丁顿(Eddi-n…     

Be与CuCrZr热等静压扩散连接技术

铍具有与等离子体良好的适应性，Be护甲与Cu合：金热沉积层采用热等静压（HIP）或钎焊技术制备的连接件在热核聚变反应堆（ITER）的设计中被作为屏蔽包层第一壁及通道限幅器等面向等离子体元件的主要组成部分。因此，Be／Cu合金的连接技术研究是受控核聚变工程技术基础中一个非常重要的课题。     

知识经济与创新意识(续)

(4)现代新能源工程技术领域 ,其标志技术为核能聚变工程技术与太阳能利用工程技术 .新能源技术是 2 1世纪高新技术的支柱技术 .未来能源就是核聚变 ,它给人类带来取之不尽、用之不竭的能源 .1 95 4年 ,苏联建成世界上第一座原子能发电站 .1 991年 1 2月1 5日我国自行设计自己制造的浙江秦山核电站联网发电 ,并帮助巴基斯坦建造同样规模的核电站 ,使我国成为世界上第八个出口核工程的国家 .1 994年建成广东大亚湾核电站 ,能保证香港 30 %的用电量 .1 999年 1 0月 ,在江苏连云港市 ,中俄合建装机容量最大的田湾核电站 ,已开工建设 .超铀元素研…     

取之不尽·用之不竭的理想能源——激光惯性约束核聚变

 能源,是人类生存活动中不可缺少的、重要的资源.几千年来人类为了求得生存和发展,不断地探求向大自然索取能源.二十世纪以来,人们开发利用了太阳能和原子能.原子能又分裂变能和聚变能.从四十年代起,裂变能已为人类所掌握和利用.五十年代开始,人们又在进一步探索聚变能的利用问题,已经有不少国家建造了受控核聚变研究装置,而且近年来的研究工作都有不同程度的进展,尤其是惯性约束核聚变的研究,目前又有新的突破.从前认为利用聚变能是遥远的事,而现在看起来要比从前乐观了许多.我国人口众多,能源缺乏.在人口稠密、工业发达的地区,常因能源问题、工厂开工不足致工业生产和人民生活,带来困难。     

等离子物理的前沿和展望

 以物质第四态作为研究对象的等离子体物理学是一门正在蓬勃发展的新兴学科.尤其是最近十几年中,等离子体物理在许多方面都取得了重要进展,在国际科学界越来越受人瞩目.人造卫星等航天器为空间物理和天体物理研究提供了空前未有的先进探测实验手段,也为等离子体物理学提供了更广阔的研究领域;前景十分诱人的受控核聚变研究极大地推动了等离子体物理的发展.     

国际热核实验反应堆(ITER)计划与未来核聚变能源

能源短缺和环境恶化是人类社会面临的共同挑战.由于资源丰富、环境友好和零碳排放,核聚变能源是未来的理想能源.上世纪90年代以来,磁约束核聚变研究取得重大进展,以建造国际热核实验反应堆(ITER)为标志,聚变能源开发进入工程实施阶段,如果ITER计划取得预期成果,有望在本世纪中叶实现核聚变能源商用化.     

基于现代加速器的惯性约束聚变物理研究现状及发展

能源与环境是人类社会与经济发展的基础。传统的化石能源与现代的核裂变能源往往造成严重的环境污染,其原料也终将枯竭、难以持续;受控热核聚变能以用之不竭的海水作为原料,环境友好,将是未来彻底解决能源与环境问题的主要希望所在。强激光或重离子束驱动的惯性约束核聚变是实现受控热核聚变的重要途径。当前,美国激光聚变装置已经实现聚变能增益;我国的"神光"系列激光聚变研究采取循序渐进的思路,也已进入攻坚阶段。与此同时,国内外大型重离子加速装置项目相继启动,相关的现代加速器技术飞速发展,以高功率重离子束为驱动源、以现代加速器为先进工具的惯性约束聚变物理研究,条件日益成熟,亟待大力发展和推动。文章主要介绍基于现代加速器的惯性约束聚变物理领域若干前沿课题的研究现状和新进展。     

速度分群情况下氘氚热核反应率的模拟与分析

研究两种原子核粒子参与反应的热核聚变,假定一种原子核粒子处于热动平衡状态,对另一种原子核粒子速度分布进行分群,推导分群热核反应率以及平均热核反应率,编制相应计算程序;以氘氚热核聚变反应为例计算分群热核反应率和相应的平均热核反应率,并与直接积分结果进行对比;同时,细致研究平均热核反应率与速度分群数目的关系.     

我国最大的深低温致冷系统在中国科学院等离子体物理研究所建成

我国最大的深低温致冷系统在中国科学院等离子体物理研究所建成我国最大的液氦液氮深低温致冷系统最近在中国科学院等离子体物理研究所建成并开始试运行。该系统是我国即将建成的受控热核聚变实验研究装置——ＨＴ－７超导托卡马克的附属关键设备。目前，该系统已具备每小...