受控聚变研究中的表面物理问题

一、受控聚变研究的目标 在目前阶段,受控聚变研究的目标是在反应堆中实现原子核的聚变反应并得到能量输出.这种反应的主要反应式是在以上各式中.括号中的量表示反应产生粒子携带的能量,单位为MeV 由于在常温下,这一反应的截面太小,一般认为,这一反应应在五百万到一千万度以上的高温下进行.这时的反应物质处于等离子体态,反应称为热核反应. 因此,为实现受控热核反应,须把反应物约束在一定的实验装置内,并且使它达到一定的密度,加热到一定的温度.这个条件可用反应离子密度n,离子温度Ti和离子的能量约束时间τ来表示.若只考虑轫致辐射的能量…     

热核反应与室温下的核聚变

 世界上第一颗氢弹爆炸标志着轻核聚变的成功,这一聚变是在上千万度的高温下完成的,因此,轻核聚变过程又称为热核反应.这一声巨响,为人类探寻新能源开拓了美好的前景.氢弹爆炸是一种不可控的热核反应,人类为了和平利用聚变反应能就需要实现可控热核反应.从第一颗氢弹爆炸到现在的几十年间,人们一直在努力研究探索实现这一目标的途径,这是当今物理学领域中最重大课题之一.实现可控热核反应,需要满足四个方面的条件.     

激光核聚变简介

国际上已有二十年研究历史的可控热核反应研究工作,近几年来又显得活跃起来.除了它解决人类能源问题的诱人前景以外,这也和最近准稳态环形等离子体装置(如苏联托卡马克[]装置)及激光产生核聚变的进展相联系.轻原子核(如氘、氚的聚变反应单位质量反应物质所放出的能量,比重原子核(如铀、钍)裂变反应单位质量所放出的能量还要大,而其原料氘可以从水中大量提取.每升海水中大约含有0.03克氘,经过充分的聚变反应可以产生2.4-10.5 × 109焦耳的能量.形象地说,一升海水中提取出来的氖完全“燃烧”所放出的能量,等于几百升汽油完全燃烧所放出的能量.…     

关于借助于气体放电得到可控制的热核反应的可能性

原子物理学和核子物理学的理论与实验工作,近年来,一直在寻求和平利用原子能的新途径。我所指的就是热核反应,在这种反应里,潜在于原子核内的能量的放出,不是靠铀或钍的重原子核的裂变,而是由于某些物质的轻原子核的合成的结果,譬如氘和氚,它们都是氢的稀有异形物。_氘发现于自然界里,并且能从水中用电解方法大量地提取。氚是放射性物质,在原子锅炉里用中子轰击锂可得到它。我们现在已经能够在氢弹里创造出把氘转变为氦的条件。这就是热核反应。但是,为使它成为可控制的,就必须找到办法,使它不具有强力的爆炸性质。解决了这一问题,才能使人类免除关于生存于地球上所必须的能量贮藏量的经常的切身的忧虑。不言而喻,控制热核反应过程这一异常有趣、同时又异常艰巨的任务,吸引了世界上一切国家的物理学家的注意。     

六号受控热核实验装置是怎样诞生的

受控热核反应的研究是为人类探索新的能源.它的任务是掌握和控制轻核聚变反应的办法,把轻核聚变反应控制住,不让它形成爆炸,而叫它的能量慢慢地释放出来,并把这个巨大的能量变成电能.人类一旦掌握了这个技术,整个大海就将变成人类的新型“油库”,因为水中含有相当数量的氢的同位素──重氢。一公升水中的重氢。如果充分“燃烧”的话,所放出的热量相当300升汽油. 当前,受控热核反应的研究工作是美苏两个超级大国妄图继续实行核垄断的重要领域之一.国际上开始搞受控研究是和核武器的发展联系在一起的.因为受控热核反应一旦实现,首先可以利用廉…     

核聚变反应堆的探索

一、前 言 研究受控聚变的重要意义,在于可能建成核聚变反应堆,使轻核聚变释放的能量转变为电能加以利用,这为长远解决能源问题提供了一个很有希望的前景.近年来,在受控聚变的理论和实验研究取得进展的基础上,国外对于未来的聚变堆愈来愈多地开展了工程设计工作.1969年和1971年先后召开过两次国际性的聚变堆工艺会议[1,2].1973年也又召开了一次.现在,针对已有的几种主要类型的热核反应实验装置,差不多都提出了相应的聚变堆模型设计(或概念设计),说明聚变堆的设计研究已日益受到重视. 建立受控聚变反应堆有个基本条件,就是要求热核等离子体的…     

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…     

测量离子温度的中性粒子能谱仪

我们知道,获得原子能主要通过两种方式,即重元素的裂变反应和轻元素的聚变反应.氘和氚的聚变反应有着无比丰富的“燃料”来源,是人类解决能源的一个理想途径.国际上从五十年代开始就进行了大量的研究工作,争取实现可控的聚变反应.然而在实践中却碰到了意外的困难,困难的基本原因之一是它必须在1亿度以上的高温下进行.这是因为原子核在互相接近时必须克服库仑斥力,即使象氘和氚这样的轻元素,也必须具备10千电子伏以上能量,才能互相接近,发生核的聚台.而且理论分析表明,必须使整个燃料的原子核都达到这样大的能量,才有可能获得能量的收益,这就…     

弘扬两弹精神 铸就神光之魂

聚变是指两个轻核子结合成中Z（原子序数）核,同时释放大量能量的过程。聚变释放能量的大小由著名的质能方程E=△m0c^2决定。其中E、△m0、c分别为聚变释放的能量、质量亏损和光速。核聚变放能是宇宙能源的主要来源之一,太阳就是以其巨大的轻核聚变,源源不断地为地球送来宝贵的能源。而聚变反应又分为可控聚变反应和不可控聚变反应。我们知道要发生聚变反应,第一步必须使轻核处于等离子体态,即进入物质第四态。等离子体是一种充分电离的、整体呈电中性的气体。在等离子体中,由于高温,电子已获得足够能量摆脱原子核的束缚,原子核完全裸露,为核子的碰撞准备了条件。第二步必须使轻核处于高温状态,因为只有等离子体的温度达到几千万甚至几亿摄氏度时,     

核武器的物理基础

 利用能自持进行的核裂变或核聚变反应释放的能量,产生爆炸作用并具有大规模杀伤破坏效应的武器,总称为核武器。其中,利用铀235或钚239等重原子核的裂变链式反应原理制成的武器,叫裂变武器,通常称为原子弹。利用重氢（（₁²）H,即氘）或超重氢（（₁³）H,即氚）等轻原子核的热核反应原理制成的武器,叫热核武器或聚变武器,通常称为氢弹。以高能中子辐射为主要杀伤因素的低当量小型氢弹,称为中子弹。 一、原子弹 铀235、钚239这类重原子核在中子轰击下,会分裂为两个中等质量数的核（称为裂变碎片）,同时放出2-3个中子和约2.9×10^-11J的核能。     

原子核裂变的研究近况

一、引言目前利用原子能有两条途径:一是很轻原子核的聚变反应,一是最重原子核的裂变反应,都会释放出大量的能量。到目前为止,聚变反应尚不能人为地控制,因此,目前利用原子能主要是重原子核的裂变反应。自1938年发现原子核裂变以来,在实际中已经得到极为广泛的应用,但是这一学科的理论研究却远远地落在实际的后面。近几年来,裂变物理学在实验方面取得了     

μ原子和μ子催化的核聚变反应

实现可控核聚变反应,大致有两种方法:一种是所谓热核反应,即把由重氢所组成的等离子体或混合介质加热到足够高的温度例如一亿度,用以克服库仑位垒.磁约束的托卡马克装置,惯性约束的核聚变炉属于这一种;另一种是所谓冷核反应(亦称低温核聚合反应),是以μ子在氖和氖所组成的混合介质中的原子分子过程作为基础的μ子催化法, 一、μ子催化的核聚变连锁过程 μ子是轻子,不参与强相互作用,且其自旋为 1/2,是费米子.它的各种特性与电子很相似,例如带负电的μ-子靠着和原子核的库仑作用形成与氢原子(pe)相类似的介原子(如pμ,dμ,tμ等).但是由于μ…     

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.     

高时间分辨的聚变反应峰值时刻测量

聚变反应峰值时刻是表征惯性约束聚变热核反应的重要参数。在神光Ⅲ原型装置上利用新研制的具有高时间分辨的聚变反应历程测量系统对聚变反应时间过程进行了测量,通过引入时标光获得了对应不同碳氢（CH）烧蚀层厚度的聚变反应峰值时刻数据,测量结果表明:在当前的实验条件下,聚变反应峰值时刻落后入射激光0.7~1.0 ns,增加烧蚀层厚度或氘氚（DT）燃料气压均会导致聚变反应峰值时刻与入射激光间的相对延时增加。     

高时间分辨的聚变反应峰值时刻测量

聚变反应峰值时刻是表征惯性约束聚变热核反应的重要参数。在神光Ⅲ原型装置上利用新研制的具有高时间分辨的聚变反应历程测量系统对聚变反应时间过程进行了测量,通过引入时标光获得了对应不同碳氢（CH）烧蚀层厚度的聚变反应峰值时刻数据,测量结果表明：在当前的实验条件下,聚变反应峰值时刻落后入射激光0.7~1.0 ns,增加烧蚀层厚度或氘氚（DT）燃料气压均会导致聚变反应峰值时刻与入射激光间的相对延时增加。     

原子的超精细能级与光谱超精细结构

 原子是由原子核和核外电子构成的,原子核和核外电子都处在运动状态,具有能量.根据实验(例如光谱实验和夫兰克-赫兹实验等)和量子论研究表明,原子中电子(原子核也一样)的能量不是任意的,只能取一些不连续定值,即是量子化的.这些不连续的能量状态就是原子能级.     

惯性约束聚变反应速率测量

聚变反应速率是表征惯性约束聚变热核反应的重要参数,为测量聚变反应速率,研制了一套由闪烁体及鼻锥部分、光学系统和条纹相机组成的测量系统。在神光Ⅲ原型装置上利用新研制的聚变反应速率测量系统进行了聚变反应速率测量。在DT中子产额约为1010条件下,首次获得了聚变反应速率随时间的变化过程。对影响聚变反应速率测量的相关因素进行详细分析后表明,系统的时间分辨力优于30 ps。     

受控热核反应问题

受控热核反应,是原子能事业的-个新的方面。它的实现,对动力问题的解决,有其深远的意义,本文从以下几个方面来淡淡与此有关的一些问题:§1. 动力和热核反应;§2. 热核反应及其条件;§3. 目前在受控热核反应方面的工作概况。§4. 在受控热核反应方面存在的困难和问题。§5. 热核反应的远景。     

我国首个“人造太阳”成型可得无穷清洁能源

近日，中国科学家率先建成了世界上第一个全超导核聚变，这也正是模拟太阳核聚变反应的关键部位．国家“九五”大科学工程EAST（先进超导托卡马克实验装置）建设项目总负责人万元熙解释说，在高压高温下，太阳从里面到表面都在发生聚变反应，释放出大量能量，但是太阳上的聚变反应是不可控的，为了让这种能量释放过程变成一个稳定、持续并且可控制的过程，EAST起到了这一转化作用，通过磁感线的作用，     

惯性约束聚变反应速率测量

 聚变反应速率是表征惯性约束聚变热核反应的重要参数,为测量聚变反应速率,研制了一套由闪烁体及鼻锥部分、光学系统和条纹相机组成的测量系统。在神光Ⅲ原型装置上利用新研制的聚变反应速率测量系统进行了聚变反应速率测量。在DT中子产额约为10¹⁰条件下,首次获得了聚变反应速率随时间的变化过程。对影响聚变反应速率测量的相关因素进行详细分析后表明,系统的时间分辨力优于30 ps。