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…     

托卡马克高约束运行模式和磁约束受控核聚变

磁约束受控核聚变是最终解决人类能源问题的有希望的途径之一.托卡马克的高约束运行模式可以大大降低下一代磁约束聚变实验装置和将来的聚变示范反应堆的规模和造价.文章简要介绍了托卡马克高约束模式的特征,实现条件及亟待研究解决的科学技术问题,包括触发高约束模式的物理机理,功率阈值与等离子体参数的关系等,以及在高约束运行模式下观察到的边缘局域模的驱动机制、控制或缓解技术等.     

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。     

HL—2A装置先进加料系统

氢及其同位素固态小球的高速注入－弹丸加料是近十几年来受控核聚变研究中发展起来的一项新技术。它是将氢及其同位素（氘、氚）冷却成毫米量级固态小球,然后以高速注入到核聚变等离子体中实现燃料在等离子体芯部区域的有效沉积,以达到加料和密度控制的目的。现阶段该技术已广泛用于核聚变物理实验研究,主要研究内容包括粒子燃料机制、输运过程及改善约束的研究,同时也作为主动探针用于研究核聚变过程的其它特征。在将来的核反应堆中,由于涉及到氚的运行,先进的加热技术是燃料循环控制的主要手段。在维持高效率加料、高密度稳态燃烧的同时要保持良好的约束必须有能胜任此目标的技术支持,因此加料技术的发展与加料物理实验的研究不仅在现代磁约束核聚变实验研究中而且在将来的聚变核反应堆运行中都占有重要地位。     

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.     

90年代物理学突破方向的展望

应《物理》刊物命题的邀约,在此略陈个人一时管见,不免狂谬和挂漏,请读者鉴谅. 为解决人类能源的长期需要,受控核聚变无疑是物理学中首要的发展方向,预计在90年代将出现重大突破.从50年代初开始发展的磁约束途径,近来以新型的托卡马克为领头,有可能于本世纪内实现功率得失相当,设计中的CIT装置(一种新型的托卡马克装置)测有可能达到点火条件(如果按定标律外推不错的话)[1,2].于60年代后期开始发展的惯性约束途径,近年来的发展集中到短波长、长脉冲、高能量激光高效率转换的X光驱动靶丸内爆压缩方式[3].以铷玻璃激光的三倍频光(波长0.35μm…     

受控核聚变——现代物理学的一个重要前沿领域(之三)

 托卡马克 这是一种环形的磁约束聚变装置.这种装置在近20年来进展最快,近一二年内可望达到劳逊判据,实现聚变点火,验证受控核聚变的科学可行性,并有可能首先建成托卡马克型的聚变反应堆进行发电.因而科学界和许多国家对托卡马克极为重视,投入了大批优秀人材和巨大的财政支持.托卡马克装置如题图所示.它的主体结构包括两部分,即真空系统和磁场系统.真空室真空度要求达到10^-7帕以上.磁场系统包括磁场线圈及其供电电源.用分立的环形线圈（称纵向场线圈）排列成大环,套在形状像救生圈的环形真空室上.     

离子-电子非平衡机制降低中心热斑点火条件

提出通过离子-电子非平衡物理模型来降低惯性约束聚变中心热斑点火的聚变点火条件。在该物理模型中,强调离子比电子具备更高的温度,从而使得热斑的热核聚变反应增强,轫致辐射和电子热传导造成的能量漏失相对降低。通过对中心热斑的自加热分析和热斑燃烧动力学分析,发现相对于平衡聚变点火模型,非平衡模型可以显著扩大聚变点火区在热斑面密度和热斑温度空间的范围。同时采用LARED-S程序的数值模拟,研究了通过尖峰脉冲波形、二次冲击物理机制强化中心热斑聚变点火的非平衡性。     

激光聚变冲击点火物理特性研究

冲击点火是一种新型的惯性约束聚变点火方案,该点火方案具有低点火能量阈值、高增益和较好的流体力学稳定性等优点.本文针对冲击点火的物理特性进行理论分析和数值模拟.首先以一维平板模型对冲击波碰撞的物理过程进行理论研究和分析;然后通过辐射流体力学数值模拟对冲击点火的物理特性进行研究,验证理论分析结果,并考察冲击加载时间对点火的影响. 关键词： 冲击点火 冲击波碰撞 辐射流体力学模拟     

受控核聚变——现代物理学的一个重要前沿领域(之三)

托卡马克 这是一种环形的磁约束聚变装置.这种装置在近20年来进展最快,近一二年内可望达到劳逊判据,实现聚变点火,验证受控核聚变的科学可行性,并有可能首先建成托卡马克型的聚变反应堆进行发电.因而科学界和许多国家对托卡马克极为重视,投入了大批优秀人材和巨大的财政支持.托卡马克装置如题图所示.它的主体结构包括两部分,即真空系统和磁场系统.真空室真空度要求达到10~(-7)帕以上.磁场系统包括磁场线圈及其供电电源.用分立的环形线圈(称纵向场线圈)排列成大环,套在形状像救生圈的环形真空室上.这些分立的环形线圈连接起来形成螺     

今日国外物理

 1 法国学者预言2050年建成受控核聚变核电站据法国《发展论坛报》报道,法国原子能委员会热核聚变研究领导人罗·德洛什预言,从2050年起,受控热核聚变将被制服.他认为,从1991年11月9日17时21分人类首次实现聚变实验到在核电站上采用,可能要花50年时间.而地球各种能源的储量为1万亿吨石油当量,只能够用140年。人们必须在核电站、增殖反应堆、热核聚变三方面想办法.若人类在2050年建成受控核聚变核电站,为3000年生产取之不尽、用之不竭的“人造太阳能”将成为现实.     

惯性约束聚变的进展

现阶段受控热核聚变研究的两个主要途径是磁约束聚变与惯性约束聚变.惯性约束聚变目前主要是采用激光驱动的方法,在1987-1988年间取得了突出的进展. 劳仑斯·里弗莫尔国家实验室(LLNL)用NOVA激光器进行的一系列实验中是采用0.35μm的激光,能量为20000J.实验结果,等离子体密度n与约束时间■的乘积n■～5×1014s·cm-3,密度被压缩到液态氖氖密度的100-150倍.这些爆聚实验与假定理想球对称时磁流体模拟的预言一致.这些结果支持了如下的观点:如果以数百万焦耳能量的激光驱动高性能的靶,激光聚变可达到高的能量增益(能量增益超过100). 罗彻斯…     

在几种约束模式下氘核对氘核的势垒贯穿

分别对游离态的氘氘核系统,磁阱位形下的氘等离子体,共有电子对约束的氘氘核系统,以及在晶格强力约束下实现了高密度积累的氘氘核系统中氘核间库仑相互作用的位能曲线进行了讨论,并以此为基础在一维方势垒近似下研究了在上述几种约束模式下氘核对氘核的势垒贯穿,以及因此而引起的核反应率随相关参数的变化情况.研究表明,冷聚变在物理上是说得通的,但聚变率太低,看不出有任何现实意义. 关键词： 势垒贯穿 核聚变 冷聚变     

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…     

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。     

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.     

利用渡越辐射研究超热电子输运

自快点火概念提出以来，与快电火概念相关的物理研究已成为激光惯性约束聚变研究的前沿热点问题。对于惯性约束聚快点火方案，超热电子的产生和输运及能量沉积研究是目前最受关注的课题之一。因为超短超强激光产生的超热电子电流很大（有时远远超过Alfven极限），持续时间短，涉及高密度，在输运中伴随着强烈的电场和磁场。再加之Wibel不稳定性的成丝效应，都将严重影响超热电子的输运和能量沉积效率，使得快点火涉及到的超热电子输运和能量沉积的物理过程变得异常复杂。超热电子产生、输运涉及到固体密度等离子，因此高密度区的输运过程实验探测就显得非常重要。     

受控核聚变研究进展

受控核聚变研究的宗旨是为人类探索理想的新能源.这是当代举世瞩目的重大科研项目之一.许多国家都投入了相当大的人力和物力.本文简要地评述该领域内近年来的重要进展. 一、磁约束系统的研究进展 磁约束系统采用具有特殊位形的磁场将高温等离子体约束在一定区域内.具体的实验装     

《核聚变与等离子体物理》征稿简则

正《核聚变与等离子体物理》(季刊)是中国核学会核聚变与等离子体物理学会会刊,是中文物理学类、原子能技术类核心期刊,由核工业西南物理研究院主办,1980年创刊,国内外公开发行。《核聚变与等离子体物理》是《万方数据——数字化期刊群》源刊、《中国学术期刊(光盘版)》源刊、《中国科技期刊数据库》源刊、《中国科学引文索引》源刊、《中国学术期刊文摘(中文版)》源刊和《中国学术期刊文摘(英文版)》源刊。本刊本着宣传贯彻科学技术是第一生产力的思想,介绍最新科研成果,促进学术交流、成果推广、人才培养和科学技术水平的提高,为社会主义物质文明和精神文明建设服务。本刊主要刊登受控核聚变与等离子体物理的理论、实验、工程与诊断技术等方面具有创造性的科研成果、学术论文以及该领域国内外的最新研究动态,同时也刊登低温等离子体物理的研究和应用技术成果。     

磁化套筒惯性聚变研究进展

磁化套筒惯性聚变(MagLIF)是一种新的聚变构型,它结合了传统惯性约束聚变和磁约束聚变的优点,理论上可以显著地降低聚变实现的难度,未来必将朝着点火的目标进一步发展,具备极大的应用潜力。针对这一特殊构型,分别从理论、实验和工程三个部分介绍了国际上该领域主要的研究进展,内容覆盖理论研究、数值模拟、实验加载、测量与诊断、负载设计与加工、分解实验、构型改进等多个方面,通过该文能够对该领域的研究现状有相对完善的了解,对未来发展趋势也有一定的认知。