国际热核实验反应堆计划及其对中国核能发展战略的影响

随着世界人口增长和经济持续发展,能源短缺问题变得越来越严峻,世界各国都在努力寻找煤、石油、天然气等化石能源的替代能源.核聚变能具有清洁、高效、资源丰富等优点,是最有希望解决人类能源问题的途径之一.文章指出了发展核聚变能的重要性,回顾了磁约束聚变研究的历程,简述了国际热核实验反应堆（ITER）计划的进展及中国的相关研究情况,最后对中国核能发展战略作出展望.     

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。     

托卡马克研究的现状及发展

核聚变能是未来理想的能源。经过半个多世纪的不懈努力,随着国际上一批托卡马克装置成功建设和运行,磁约束聚变研究取得了一系列重大成果,具备了建造和运行反应堆级托卡马克实验装置科学技术和工程建设条件。基于这一共识,世界上一些主要国家共同合作,启动并实施了国际热核聚变实验堆(ITER)计划,希望通过建设和运行ITER,验证和平利用核聚变能的科学技术和工程可行性。中国的托卡马克研究经过近40年的发展取得了很大的进展。未来5年,将建立近堆芯级稳态等离子体实验平台,开展高水平的科学实验;吸收消化、发展与储备聚变工程实验堆关键技术;完善聚变工程实验堆的设计和开展关键部件预研,为在2020年前后独立开展中国聚变工程堆奠定坚实的科学技术基础。     

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。     

纪念H.P.Furth教授--回忆中美核聚变交流第一页

20 0 2年 2月 2 1日 ,美国普林斯顿等离子物理实验室 (ＰＰＰＬ)公告 :美国核聚变事业的巨星 ,ＴＦＴＲ项目 (环形聚变实验反应堆 )的开创人 ,ＰＰＰＬ的前所长Ｆｕｒｔｈ教授 ,因病逝世 .这是国际核聚变界的重大损失 .中国核聚变界也失去了一个亲切的良师益友 .2 4年前 (1978年 ) ,在“文革”封闭多年后 ,我参加了中国核物理和核聚变代表团访美 ,第一次认识了Ｆｕｒｔｈ教授 .2 0世纪 70年代是世界核聚变研究的关键年代 ,而ＰＰＰＬ是国际科技界注意的焦点 ,当然也是我们代表团考察的主要目标 .背景是 :世界各国在核聚变投入巨资 ,但几十年…     

核聚变--消除人类能源危机的济世良方

核聚变是解决人类能源问题的最有效途径．本文详尽论述了核聚变研究的必要性、可行性及广阔前景。     

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.     

新科技革命的趋势与对策——惯性约束核聚变(ICF)物理研究的进展与展望

能源科学是当代科学技术的重大课题之一。随着文明社会和生产力的发展,人类对能源的需求日益增长,原子能当然是一种将来最有前途、最受重视的能源。原子核裂变反应堆作为一种能源已愈来愈受到各国政府的重视,原子能电站的发电量占世界总发电最的比例也在逐年增加。从50年代开始,人们又在进一步探索核聚变能的利用问题,     

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.     

激光核聚变物理概述

引言核聚变研究的最终目的是为人类提供未来的能源。氢弹是以不可控的形式显示了核聚变能的威力。人们正在做出巨大努力,去实现可控的核聚变。目前,核聚变反应堆的研究正处在实现高增益的前夜。虽然有不少困难,但前景光明。     

核能与聚变裂变混合能源堆

未来20年将是核能发展的一个关键时期.2035年左右,快堆有望投入商用;磁约束聚变、激光聚变、 Z箍缩聚变也都有演示堆计划.聚变演示堆存在纯聚变与聚变裂变混合能源堆两种可能,而后者可降低聚变功率,缓解高能中子对材料的辐照损伤.另外,氘氚聚变供能时间有限.文章介绍了混合能源堆的概念.能源堆可充分利用铀资源,且后处理不涉及铀钚分离,有很好的防扩散性能.裂变堆、聚变堆、能源堆共同发展,可望使核能在不太长的时间内获得大规模应用,并可为人类提供千年以上的能源供应.     

Laser Driven Fusion

Laser-driven fusion, although requiring the use of an unusual source of pulsed energy, depends in its main features on well known and verified results of hydrodynamics and nuclear physics. Under optimized conditions these allow energy breakeven by the fusion process to occur under conditions which appear to be well within the range of present technology. Achieving the energy multiplication required for practical application is expected to be more difficult but not infeasible within short-range projections of the development of laser technology. The feasibility of laser-driven fusion power plants appears to rest more on pellet and laser ecomonics than on reactor technology. The study of these problems is underway and will certainly be greatly intensified as the prediction of the basic processes is experimentally confirmed.     

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。     

激光等离子体不稳定性及其抑制方案研究

受激拉曼散射、受激布里渊散射等激光等离子体不稳定性（LPI）是激光等离子体物理领域最重要的研究课题之一。特别是在激光驱动的惯性约束聚变中,LPI会造成相当份额的激光能量损失,破坏辐射对称性,产生的超热电子还会预热靶丸,进而影响压缩效率和聚变能量增益。近期,在美国国家点火装置上开展的实验表明对LPI物理过程的充分理解和有效控制对成功实现ICF点火至关重要。我们对近期LPI方面的一系列研究进展进行了简单介绍与讨论。首先,回顾了描述LPI过程的三波耦合理论,由此得出了LPI在线性阶段的增长率。接着讨论了一些复杂情景下的LPI物理过程,譬如LPI的非线性发展阶段、级联LPI、多光束LPI以及LPI间的非线性耦合。最后,着重介绍了一系列抑制LPI的技术方案,包括束匀滑技术、光束时域整形、宽带激光、偏振旋转激光以及外加磁场等。     

Antiproton-catalyzed fusion

Because of the potential application to power production, it is important to investigate a wide range of possible means to achieve nuclear fusion, even those initially appearing infeasible. In antiproton-catalyzed fusion, the negative antiproton shields the repulsion between the positively charged nuclei of hydrogen isotopes, allowing a much higher level of penetration through the repulsive Coulomb barrier and greatly enhancing the fusion cross section. With their more compact wave function, the more massive antiprotons offer much more shielding than negative muons. If the antiproton could exist in the ground state with a nucleus for a sufficient time without annihilating, the fusion cross sections are so enhanced at low energies that at room temperature, values up to about 1000 barns (d + t) would be possible. Unfortunately, the cross section for antiproton annihilation with the incoming nucleus is even higher. A model giving an upper bound for the fusion to annihilation cross section ratio for all relevant energies indicates that each antiproton will catalyze no more than about one fusion. Since the energy to make one antiproton greatly exceeds the fusion energy released, this level of catalysis is far from adequate for power production.     

非下采样变换的红外与可见光图像融合

基于非下采样Contourlet变换（NSCT）,提出了一种红外和可见光图像融合算法。针对低频子带系数和各带通方向子带系数分别提出了基于图像物理特征的系数加权选择方式与基于区域能量匹配的系数选择方式,即低频基于区域梯度信息、高频基于区域特征因子的加权与选择结合的图像融合算法。实验结果表明：非下采样Contourlet变换具有较快的运算速度,且经非下采样变换后能量更加集中,可提供更多的图像信息。相对于基于像素的图像融合算法,本文的图像融合算法具有更高的融合性能,是一种更适合图像融合的多尺度几何分析（MGA）工具。     

Experimental investigation on seam geometry,microstructure evolution and microhardness profile of laser welded martensitic stainless steels

This paper investigates the effects of energy density on geometry of the weld seam and development of microstructures at various weld zones. Energy-based local microhardness profiles are made and linked with the formation of the microstructures. Weld resistance at the interface is energy-limited and seam profile only changes from conical to cylindrical after a certain limit of energy input. Microstructures in the fusion zone changes from cellular to columnar dendritic and equiaxed dendritic with increasing energy input. Variation in morphology of microstructures across the fusion zone is evident within the weld. A distinct region exists in between fusion and heat affected zones due to retention of the primary ferrite. Local microhardness reaches its peak in the fusion zone and decreases gradually from fusion zone to base metal of the outer shell. In the inner shell, peak microhardness occurs in HAZ and the local softening relative to fusion zone and HAZ is visible at the fusion boundary.     

重核融合反应动力学位垒的微观研究

在简要评述重核融合过程中几种主要理论模型的基础上,提出了微观输运动力学模型,即改进的量子分子动力学模型.在这个模型的框架内,我们研究了重核融合位垒的动力学行为.我们发现,随入射能量的减少,可以得到最低的动力学位垒,它趋近于绝热静态位垒.而随入射能量的增加,动力学位垒增加,最后趋近于非绝热静态位垒,这给出了位垒分布的两个边缘.在微观输运动力学模型基础上,我们还研究了在融合路径上,动力学位垒与融合体系微观构型的关系.考虑到融合过程不同时刻的单粒子位势与双中心壳模型位势的相似性,我们可以很好的研究融合过程中,在构型空间里单粒子态及相关量的时间演化行为.     

Be靶丸的研制进展及其关键技术北大核心CSCD

可控核聚变反应是科学家用来解决能源缺乏和发展可持续能源的理想途径,为此美国开展了惯性约束聚变(ICF)研究,建设了国家点火装置(NIF),旨在实验室演示核聚变反应,为惯性约束聚变能(IFE)发展指明方向。制靶是NIF点火工程三大主体之一,如何制备满足设计需求的靶丸成为科学家不懈努力的追求目标。详细介绍了NIF工程中主要候选Be靶丸需求背景、研究现状、Be靶优势、靶参数设计要点、靶丸制备技术,以及制靶过程中存在的关键技术问题,为我国Be靶制备及制靶能力建设提供参考信息。