对受控核聚变研究途径的再思考_谭宝林
受控核聚变专利技术分析及技术脉络梳理
受控核聚变专利技术分析及技术脉络梳理相对传统化石能源，聚变能是一种比较干净和安全的能源，其燃料来源于海水中氚，产物主要是水，而地球上的海水中储备的氚足够人类使用1010年。
笔者利用专业检索系统，对国内外受控核聚变领域的专利申请进行全面检索，并针对受控核聚变的专利申请状况进行统计分析，并对技术脉络进行梳理，以期对国内相关从业人员了解该领域的国内外研究现状，掌握行业关键技术，寻找技术空白点提供帮助。
标签：核聚变；专利分析；托卡马克Abstract：Compared with the traditional fossil energy，fusion energy is a relatively clean and safe energy. Its fuel source is from tritium in seawater，its main product is water，and the reserves of tritium in earth’s sea water is enough for human use for 1010 years. Using the professional retrieval system，the author retrieves the patent applications in the field of controlled nuclear fusion at home and abroad，makes a statistical analysis of the status of patent applications for controlled nuclear fusion，and sorts out the technical context，in order to provide help for domestic professionals in the relevant field to know about the research status，master the key technology，and find the technical gaps.Keywords：nuclear fusion；patent analysis；Tokamak1 申請量的年度发展趋势采用国际专利分类（IPC）G21B分类号（不包含冷聚变相关的G21B3/00分类号）对国内外的聚变相关专利进行检索，得到下图，其显示了相关领域国内外专利申请量的年度分布情况，由于专利公开日期的滞后性，13年-15年的专利申请数量不作为分析的数据依据。
在可控核聚变的道路上,我们已经走到了哪一步？
在可控核聚变的道路上，我们已经走到了哪一步？核聚变是一种能源来源，它利用氢的同位素氘和氚，在高温高压下合并成氦，释放出大量的能量。
与核裂变不同，核聚变不会产生大量的放射性废料，因此被认为是一种更加清洁和可持续的能源形式。
要实现可控核聚变仍然是一个挑战。
在可控核聚变的道路上，我们已经走了很长一段路。
以下是我们取得的一些重要进展：1.磁约束聚变磁约束聚变是一种利用磁场控制等离子体的核聚变技术。
在这种技术中，氢同位素被加热到极高的温度，形成等离子体。
然后，磁场被用来控制等离子体的形状和位置，从而使得氢同位素可以相互融合。
这种技术已经被广泛研究，并且已经建造了一些实验装置，如ITER（国际热核聚变实验堆）。
2.惯性约束聚变惯性约束聚变是利用激光或离子束等高能粒子束来压缩和加热氢同位素，使其发生核聚变的技术。
在这种技术中，氢同位素被放置在一个小的容器中，并用高能粒子束来压缩和加热它们。
这种技术已经被广泛研究，并且已经建造了一些实验装置，如NIF（国家点火实验装置）。
3.热核聚变热核聚变是利用高温和高压来控制氢同位素核聚变的技术。
在这种技术中，氢同位素被加热到极高的温度（数百万度），形成等离子体。
然后，等离子体被加压，使得氢同位素可以相互融合。
这种技术已经被广泛研究，并且已经建造了一些实验装置，如JET（联合欧洲托卡马克）。
尽管我们已经取得了重要进展，但是要实现可控核聚变仍然存在一些挑战。
以下是一些主要的挑战：1.能量输出核聚变反应的能量输出非常高，但是要控制这种能量输出仍然是一个挑战。
在实际应用中，我们需要能够控制能量输出，以便将其转化为电能。
2.材料耐受性在核聚变反应中，等离子体会与反应堆壁发生接触，从而对反应堆壁造成损伤。
我们需要开发出能够承受高能粒子束和高温的材料。
3.可持续性虽然核聚变是一种清洁和可持续的能源形式，但是要实现可持续性仍然是一个挑战。
我们需要开发出能够稳定运行的反应堆，并且需要大量的氢同位素作为燃料。
受控核聚变研究及其应用
受控核聚变研究及其应用随着现代科学技术的发展，人类在能源领域面临越来越多的挑战，同时也为持续发展提供了更多的机会。
在这样的背景下，受控核聚变技术应运而生。
受控核聚变技术是一种能够在安全可控的条件下利用等离子体能源的技术，其应用领域十分广泛，被誉为是人类未来能源的希望。
一、受控核聚变技术的研究现状目前，受控核聚变技术的研究已经进入了实验室模拟阶段。
国际上的主要研究机构有ITER（国际热核聚变实验堆），美国普林斯顿普林斯顿等机构。
受控核聚变技术主要是利用类似太阳核反应的方式来产生能量。
在这个过程中，将两种轻元素合成为重元素，同时释放出能量。
但与自然界不同的是，这种过程是通过控制等离子体（高能电子和离子的混合物）实现的。
受控核聚变技术目前的主要难点在于如何控制等离子体，因为它的性质非常复杂。
在受控核聚变堆中，等离子体必须封闭在磁场中，这就需要对磁场进行精确的控制。
同时，等离子体的温度和密度也需要保持在非常精确的范围内，以保证反应的稳定性。
这些限制使得这种技术相对来说十分难以实现，成本也比较高。
二、受控核聚变技术的应用尽管受控核聚变技术面临着诸多挑战，但其应用前景十分广阔。
与传统的核能技术相比，受控核聚变技术的发展方向与特点都非常不同。
下面将分别从四个方面介绍受控核聚变技术的应用：1. 能源生产受控核聚变技术可以解决人类长期以来所面临的能源问题。
这种技术通过核反应产生的能量，可以用来发电、热供应等方面。
与传统能源相比，核聚变反应所产生的能量更为丰富，且不会产生任何二氧化碳等环境污染物。
因此，受控核聚变技术在未来能源领域有着广泛的应用前景。
2. 病毒灭活受控核聚变技术可以应用于病毒灭活，在生物技术、生物医学等领域有着广泛的应用前景。
因为核反应所产生的高能量可以对病毒进行立即灭活，而且该过程属于物理灭菌，不需要使用化学药物。
3. 无人机电池近年来，无人机技术得到了高速发展，但其电池续航能力却一直是瓶颈。
受控核聚变技术通过可以为无人机提供更长时间的电力支持，从而提高其性能和应用范围。
核聚变与可控热核反应的研究
核聚变与可控热核反应的研究从古至今，人类在追求能源问题上一直有着持续不断的探索。
传统的能源源源不断的消耗让我们意识到，寻找一种可再生、清洁的能源迫在眉睫。
核聚变与可控热核反应成为了一个备受关注的话题。
本文将探讨核聚变技术和可控热核反应的研究现状、挑战以及对未来能源领域的潜在影响。
核聚变，简单来说，是将轻元素融合成重元素的过程。
它是太阳和恒星内部释放的核能的主要来源。
与核裂变相比，核聚变具有更大的能量潜力和更多的应用前景。
相比之下，核裂变产生的核废料较难处理，且存在较大的安全隐患。
所以，核聚变在大范围利用的前景上更加乐观。
目前，人类在核聚变技术上取得了一些突破，特别是通过热核反应来释放能量。
热核反应是指在高温下聚变重氢同位素氘和氚，释放出巨大的能量。
然而，实现可控热核反应仍面临许多挑战。
其中最重要的挑战之一是维持和控制高温等离子体的稳定性。
高温等离子体的控制是一项至关重要的任务，因为只有在足够高的温度和压力下，核反应才能进行。
科学家们一直在探索不同的方法来实现可控热核反应。
一种方法是利用磁约束，在磁场中保持等离子体的稳定性。
磁约束聚变实验装置如中国的“东方之星”和欧洲的“联合磁约束装置”等都是通过这种方式来探索核聚变技术。
另一种方法是惯性约束，利用强激光或者粒子束将氢同位素压缩到极高的密度，从而实现核聚变。
惯性约束聚变装置如美国的国家点火实验装置就是在此基础上提出的。
尽管这些方法都有一定的潜力，但是目前仍然存在许多技术上的挑战。
首先，高温和高压下，等离子体会与容器壁产生相互作用，引起能量损失和设备磨损。
其次，当等离子体达到高密度和高温度时，会出现等离子体不稳定的情况，导致热核反应无法持续进行。
此外，实现可控热核反应需要耗费大量的能量来维持等离子体的高温状态，这也是一个难以解决的问题。
然而，尽管存在许多挑战，核聚变与可控热核反应仍然是一个潜力巨大的能源解决方案。
首先，核聚变不产生温室气体和排放物，对环境友好。
受控核聚变实验装置原理和进展
受控核聚变实验装置原理和进展核聚变作为一种潜在的清洁、可持续的能源来源，一直被视为解决全球能源危机的理想方案。
然而，要实现核聚变能源的商业化应用，仍然面临许多挑战。
为了更好地理解和开发核聚变技术，科学家们进行了各种各样的实验，其中受控核聚变实验装置扮演着重要的角色。
本文将介绍受控核聚变实验装置的原理和进展。
受控核聚变实验装置的原理基于核聚变反应，在这种反应中，轻元素的原子核融合在一起形成更重的原子核，并释放出巨大的能量。
为了在实验装置中实现这种核聚变反应，科学家们创造了一种受控的环境。
下面将逐步介绍受控核聚变实验装置的原理。
首先，受控核聚变实验装置需要提供适宜的温度和压力条件。
核聚变反应需要非常高的温度，通常在数百万摄氏度以上。
为了实现这种高温，常用的方法是使用等离子体。
等离子体是一个高度电离的气体，其中的电子和离子被分离，并且可以在强磁场中自由运动。
强磁场有助于维持等离子体的稳定性和热量分布的均匀性。
另外，受控核聚变实验装置还需要提供足够的压力，以便保持等离子体的稳定状态。
通常使用的方法是通过在等离子体周围施加电磁感应力来维持等离子体的形状。
这可以通过使用特殊的线圈来实现，这些线圈创建一个饼状或璧状的磁场，将等离子体牢固地困在中心位置上。
一旦创建了适宜的温度和压力条件，受控核聚变实验装置需要提供足够的燃料。
核聚变反应通常使用氘和氚等同位素作为燃料。
这些同位素都是氢的变种，其中氘由一个质子和一个中子组成，而氚由一个质子和两个中子组成。
当这些同位素加热到高温并暴露于等离子体中时，它们会发生核聚变反应，产生更重的原子核。
为了维持核聚变的可控性，受控核聚变实验装置还需要提供恰当的反应调控和能量捕获系统。
在核聚变反应中，释放的能量来自于原子核的融合，但这些能量以高速粒子的形式产生。
为了捕获这些能量并转化为可用的电能，科学家们设计了各种各样的能量捕获和转化系统。
近年来，受控核聚变实验装置取得了一系列重要进展。
可控核聚变的研究和实现
可控核聚变的研究和实现随着人类科技的不断发展，人们对于更加清洁、高效的能源形式的需求越来越迫切。
在众多替代能源中，核聚变被认为是最为理想的解决方案之一。
但是，由于其研究难度较大，至今仍未在商业上实现可行性。
而可控核聚变则是人们一直在努力追寻的方向，本文将对其相关的研究和实现进行探讨。
可控核聚变是什么？简单地说，核聚变就是将轻的原子核合成重的核的过程。
在这个过程中，会释放出巨大的能量，并且不会产生二氧化碳等污染物。
但是，目前最常见的核聚变反应需要高温高压才能发生，而且反应过程中会产生大量的中子，这会使得反应堆壁面受到较大的辐照损伤，因此难以实现商业化应用。
可控核聚变则是一种更为安全稳定的核聚变方式，其采用了磁约束技术，通过强磁场将等离子体中的粒子限制在一个空间里，从而不需要高温高压也能实现核聚变反应。
而且，可控核聚变反应中产生的中子能量低，对反应堆壁面的辐照损伤也较小，这使得其更容易实现商业化应用。
可控核聚变的研究历程可控核聚变的研究历程可以追溯到20世纪50年代中期。
当时，苏联科学家I.E. Tamm首次提出了磁约束的概念，并提出了通过使用稳定磁场来限制等离子体运动轨迹的方法。
几年后，美国的物理学家A.N. Kaufman又在这个基础上提出了磁约束聚变的概念，并在其实验中证明了磁约束聚变的可行性。
在接下来的几十年中，围绕着可控核聚变的研究成为了国际性科技合作的重要领域。
目前，欧洲聚变发电计划（ITER）是目前全球最为重要的可控核聚变研究项目之一。
该项目周围汇集了来自35个国家的科学家和工程师，旨在打造一座能够实现可控核聚变的实验堆。
实现可控核聚变的挑战实现可控核聚变的最大难点之一就在于如何让等离子体在高温高压的情况下保持稳定。
研究人员经历了数十年的探索之后，发现了长度为数百米的托卡马克磁约束器这一解决方案。
托卡马克磁约束器是一种环状结构，通过强磁场将等离子体限制在中央位置，从而防止其衍射到反应堆壁面上，最终实现稳定的核聚变反应。
核聚变能量的技术挑战与解决方案
核聚变能量的技术挑战与解决方案当我们谈论未来的能源时，核聚变无疑是最令人期待和充满潜力的选项之一。
核聚变能够为我们提供几乎无限的清洁能源，彻底改变我们的能源格局。
然而，要实现可控核聚变并将其转化为实用的能源，我们面临着诸多严峻的技术挑战。
首先，高温是核聚变过程中一个巨大的难题。
要使核聚变发生，需要将燃料加热到极高的温度，通常要达到上亿摄氏度。
在这样的高温下，物质会变成等离子体状态，而如何有效地约束和控制这种高温等离子体是一个关键问题。
目前，主要的约束方法有磁约束和惯性约束两种。
磁约束利用强大的磁场来限制等离子体的运动，例如托卡马克装置就是一种常见的磁约束核聚变装置。
但磁约束存在磁场稳定性和等离子体不稳定性等问题，导致等离子体容易与装置壁发生碰撞，从而影响核聚变的持续进行。
惯性约束则是通过瞬间施加极高的能量，使燃料在极短的时间内达到核聚变条件。
但这种方法在实现高效、持续的能量输出方面还面临着诸多技术难题。
其次，燃料的获取和处理也是一个挑战。
核聚变的常用燃料是氘和氚。
氘在海水中相对丰富，但氚在自然界中的含量极少，需要通过人工方法制取。
这不仅增加了成本，还涉及到复杂的核反应和处理过程。
而且，在核聚变反应中，燃料的注入和燃烧过程需要精确控制，以确保反应的稳定性和效率。
再者，材料的问题也不容忽视。
核聚变产生的高温、高能粒子和强辐射对装置的材料提出了极高的要求。
现有的材料在这样极端的环境下容易受损、老化，甚至发生相变，从而影响装置的使用寿命和安全性。
因此，研发能够承受核聚变环境的新型材料是当务之急。
面对这些技术挑战，科学家们也在不断探索和寻找解决方案。
在高温等离子体的控制方面，不断改进磁场的设计和控制技术是一个重要的方向。
通过更精确的磁场模拟和实时调控，提高等离子体的稳定性，减少不稳定性带来的影响。
同时，结合先进的诊断技术，实时监测等离子体的状态，为控制策略的调整提供依据。
对于燃料的问题，一方面加大对氚制取技术的研究，提高制取效率和降低成本；另一方面，探索其他可能的核聚变燃料组合，以减少对稀有燃料的依赖。
受控核聚变两大途径的对比与结合!
离真正的 后的商业运行 % 因为无论是 >0? 还是 @0?， 经济利用都还有相当长的一段距离， 还有许多问题 要解决 % 在这里我们首先讨论一下 >0? 和 @0? 的特 点及各自目前还存在的困难， 然后再探讨一下二者 的结合问题 % 笔者认为， 如果将 >0? 和 @0? 结合起 来， 也许能克服原来各自的某些缺点和困难， 甚至可 能会产生一些意想不到的效果 %
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>0? 和 @0? 基本原理及其优缺点对比
首先， 我们来看看 >0?， 即磁约束方式 % 所谓磁 约束受控核聚变， 就是利用一定的强磁场将高温等 离子体进行约束和压缩， 使之达到劳森判据 （即受控 核聚变条件） ， 实现聚变反应 % 为此人们先后设计了 诸如磁镜装置、 仿星器、 箍缩装置以及在以上装置的 基础上发展起来的托卡马克装置 % 目前托卡马克装 置基本上已经成为 >0? 研究的主流装置， 所取得的 成果最接近于聚变点火条件 % 但是， 即使在托卡马克
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核聚变技术可控开发进展与现状检视
核聚变技术可控开发进展与现状检视核聚变技术是一项令人兴奋和具有巨大潜力的能源研究领域。
它被认为是解决能源危机和环境问题的可行之道。
本文将探讨核聚变技术的可控开发进展以及现状进行检视。
首先，我们将介绍核聚变技术的原理和优势，然后讨论目前的研究进展和挑战。
核聚变技术是通过将轻元素（如氢）融合成较重的元素（如氦）来释放出巨大的能量。
核聚变反应是太阳和恒星中常见的能量来源。
相比之下，目前广泛使用的核裂变技术需要分裂重元素核，产生大量放射性废料，并存在核安全问题。
与之相比，核聚变反应产生的废物非常少，且不产生长寿命的放射性物质。
核聚变技术的开发进展在过去几十年间取得了显著的进步，但仍面临一些挑战。
目前最大的挑战之一是实现可控的核聚变反应。
由于聚变反应需要非常高的温度和压力条件，如何将等离子体稳定在这些环境中并保持足够长的时间是一个关键问题。
科学家们一直在寻找合适的材料和技术来解决这个问题。
国际热核聚变实验堆（ITER）是当前最大规模的核聚变研究项目，由欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国、印度和中国共同参与。
该项目的目标是建造一个能够实现长时间、可控的核聚变反应的实验堆。
ITER项目的建设已经取得了重要的里程碑，比如2018年底实验堆首次获得等离子体并成功点火。
然而，ITER项目还面临着巨大的技术和经济挑战，项目计划在2035年完成。
除了ITER项目，还有其他一些国家和机构进行了核聚变领域的研究。
中国也积极参与核聚变技术的研发，建立了中国聚变工程试验堆（CFETR）项目，计划在2030年左右完成。
CFETR项目在核聚变技术方面具有自主研发和创新能力，并与其他国际机构保持着紧密的合作关系。
这些项目的开展为核聚变技术的发展提供了契机。
尽管核聚变技术发展前景光明，但它仍面临着一些挑战和限制。
首先，核聚变反应需要大量的能量输入才能维持等离子体的稳定状态。
目前，科学家们还没有找到一种经济有效的方式来实现这种能量循环。
其次，聚变反应产生的高能中子会导致材料的辐射损伤，这对反应堆的长期运行产生了挑战。
对受控核聚变研究途径的再思考
对受控核聚变研究途径的再思考
谭宝林;潘传红;郝颖
【期刊名称】《自然杂志》
【年(卷),期】2002(024)006
【摘要】本文将目前受控核聚变的研究途径分成三大类:磁约束核聚变(MCF)、惯性约束核聚变(ICF)和非常规核聚变途径.并对三类聚变途径进行分析讨论,指出在研究受控轻核聚变时应该结合对原子核结构的研究,重视对非常规核聚变途径的探索,尤其是对μ子催化核聚变的研究.文章还指出了下一步μ子催化核聚变的主要研究方向.
【总页数】4页(P348-351)
【作者】谭宝林;潘传红;郝颖
【作者单位】西南物理研究院;西南物理研究院;西南物理研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TL6
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核融合技术之可控热核聚变及相关问题讨论
核融合技术之可控热核聚变及相关问题讨论可控热核聚变作为一种具有巨大潜力的能源技术，一直以来都备受关注。
本文将从可控热核聚变的基本原理，目前的研究进展，以及相关的问题进行探讨。
核融合技术是一种模仿太阳能源产生机制的方式，通过将轻原子核融合成更重的原子核来释放巨大能量。
其中，聚变反应中的热核聚变是一种将轻核聚变为重核的方式，常见的反应有氘氚反应和氚氚反应。
热核聚变的原理是，在高温、高密度、高压力等条件下，原子核之间的斥力会被克服，从而实现核融合反应，释放出能量。
目前，可控热核聚变主要研究包括两种技术路线：惯性约束聚变（ICF）和磁约束聚变（MCF）。
ICF依靠高功率激光或粒子束等能量来提供聚变反应所需的温度和压力，聚变材料处于微米量级尺寸的固态或液态。
MCF则运用磁场来控制聚变材料，使之达到高温高压的条件，以挤压和加热等效应实现聚变反应。
MCF技术中最为代表性的设施是国际热核聚变实验堆（ITER）。
ITER是一个国际合作的大型科研设施，旨在证明可控热核聚变是一种可行的能源捕获方式。
其主要目标是证明能够产生超过输入能量的热核反应，并研究与热核聚变相关的工程和技术问题。
然而，尽管可控热核聚变具有诸多优势，例如聚变燃料氘和氚非常丰富，反应产生的中性颗粒无辐射等，但仍然存在一些挑战和问题需要解决。
首先，高温、高压力条件下的材料限制是一个关键问题。
热核聚变反应产生的高能中子会对反应堆壁造成严重破坏。
因此，需要研发出能够承受高温高压环境的材料，并解决材料与反应堆壁之间的融合问题。
其次，聚变反应过程中需要大量的能量输入。
目前的可控热核聚变技术尚未实现聚变反应中能量的净增加，即还未能实现聚变反应的自持。
这就需要在聚变过程中控制能量输入和输出的平衡，以实现可持续的聚变反应。
此外，还存在聚变燃料的安全和环境影响等问题。
聚变反应所使用的氘和氚等燃料是非常丰富的，但目前获取这些燃料的成本还很高。
同时，聚变反应释放出的放射性废料管理也是一个重要问题，需要制定相关政策和措施来确保安全。
可控核聚变技术要点
可控核聚变技术要点学习可控核聚变这么久了，今天来说说关键要点。
首先我理解，可控核聚变的原料很关键。
核聚变嘛，现在主要就是用氢的同位素，像氘和氚。
就好比我们做饭，原料好不好直接关系到能不能做出好菜来。
氘在自然界中的含量还是相对比较多的，海水里就有大量的氘。
可是氚就不一样了，氚在自然界里少得可怜，所以怎么获取氚这就是个大问题啊。
我总结呢，这就像我们找一种珍稀的调料，很难找，但是又不能没有它对于这个核聚变这道菜。
我之前搞错了一点，我以为氚很容易弄呢，后来一看资料才知道不是那么回事，资料的话《核聚变原理》这本书里讲得挺详细的。
学习技巧的话，就是把这些同位素想象成食材，这样好理解。
然后呢，反应的条件，这也是超级难搞的要点。
核聚变要在超高温超高压的环境下才能发生。
超高温啊，那得是好几千万甚至上亿摄氏度，这温度简直超乎想象，打个比方，就好像把我们扔到太阳里面去的那种热！我困惑的一点就是这么高的温度，用什么东西盛它呢，这也就是为啥会有磁约束核聚变这个概念的原因之一吧。
我理解啊，磁约束就是用磁场来把这些高温等离子体给困住，不让它们乱跑，就像用笼子关住小动物一样。
托卡马克装置就是磁约束核聚变常用的设备，这也是我从很多资料和视频里总结出来的，有个叫“核聚变漫谈”的系列视频就介绍得很不错。
对于托卡马克这个复杂的装置，要记它的构造就可以分成几大块来记，像等离子体区磁体这些。
对了还有个要点，能量的输出也是相当重要的。
核聚变目的是产生能量嘛，可是怎么把产生的能量高效地收集起来这也是科学家们努力的方向。
这我就又想到个例子，就像发电站得把热能转化成电能传递出来，如果传输过程中损失太多那就白忙活了。
我感觉现在对于这个能量输出的这些技术啊，还得在理论基础上不断地尝试和改进。
我自己的学习经验就是画一些简单的能量转换流程图，这样就比较轻松能记下来能量输出这一庞大的体系都有哪些环节。
我知道我理解的这些可能还很片面，以后肯定还会不断修正的。
可控核聚变技术的研究
可控核聚变技术的研究近年来，可控核聚变技术的研究引起了广泛的关注和热议。
作为一种高效能、环保、可持续发展的能源来源，核聚变有着巨大的潜力，而可控核聚变技术则是实现这一潜力的关键。
什么是核聚变？核聚变是一种将轻核聚合成重核的过程，使原子核内部的原子核力所释放的能量转化为热能。
核聚变反应是自然界中太阳光的主要来源之一，其能量密度是化学反应的百万倍以上。
什么是可控核聚变技术？可控核聚变技术，是一种能够控制核聚变反应并从中获取能量的技术。
与目前广泛应用的核裂变技术不同，核聚变技术的燃料是氢、氦等轻元素，其产生的废物只有氦气，不含任何放射性物质，因此具有无污染、可持续性等特点。
目前，可控核聚变技术的研究面临的主要挑战是如何控制反应速率、维持燃料的稳定性、优化能量收集等问题。
不过，随着科技的不断进步，这些挑战正在被逐渐克服。
为什么要研究可控核聚变技术？可控核聚变技术的研究有几个重要的原因。
首先，能源是当今全球面临的一大挑战。
全球的能源消耗量呈指数级增长，而传统的化石燃料资源逐渐匮乏，燃煤、燃油等化石能源的大量排放威胁到人类的生存环境。
而核聚变作为一种高效能、环保、可持续发展的能源，具有极大的潜力，有望成为大规模替代化石燃料的主要来源之一。
其次，可控核聚变技术的研究对于解决氢能源技术中的核心问题也极为重要。
氢能源作为一种绿色能源，被广泛认为是未来燃料电池汽车等领域的主要能源来源之一。
而可控核聚变技术中利用氢、氦等轻核素燃料进行核聚变反应，为氢能源的发展提供了重要的技术支持。
最后，可控核聚变技术的研究也是人类科学技术发展进步的象征。
作为一个大型的、复杂的科学工程，可控核聚变技术研究涉及物理学、工程学、材料学、计算机科学等众多领域，对于推动人类科学技术的发展至关重要。
当前的可控核聚变技术研究进展如何？自上世纪50年代以来，世界各国的科学家们就开始了可控核聚变技术的研究。
目前，有多个国际贡献组织致力于可控核聚变技术研究，如ITER计划、JET计划、中国“东方之光”计划等。
受控核聚变的基本原理
受控核聚变的基本原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊受控核聚变这个超厉害的玩意儿！受控核聚变啊，就好像是一场神奇的魔术表演。
你可以把它想象成是一个超级大的能量制造工厂。
在这个工厂里，氢元素就像是勤劳的小工人，它们被聚集在一起，然后发生一些奇妙的变化。
咱平常生活中用的电啊，大部分都是靠烧煤啊、用水力啊这些方式来产生的。
但受控核聚变可不一样，它一旦成功了，那能量简直就是取之不尽用之不竭啊！就好比你有一个永远也掏不空的宝藏口袋。
你说这得多厉害呀！想想看，如果我们真的掌握了受控核聚变技术，那以后还会为能源发愁吗？那肯定不会啦！家里的电灯可以一直亮堂堂的，各种电器也能随便用，不用担心电费太贵啦！受控核聚变的原理呢，其实就是让氢原子发生核聚变反应。
这就好像是让一群小伙伴紧紧地抱在一起，然后产生巨大的能量。
可别小看这个过程哦，要实现它可不容易呢！就好像你要让一群调皮的小孩子乖乖听话一样难。
科学家们一直在努力研究，想办法让这个核聚变反应能够稳定地进行，而且还能被我们控制住。
这可不是一件简单的事儿啊！这就好像是驯服一匹烈马，得有足够的耐心和技巧才行。
要是真的成功了，那我们的世界会变成什么样呢？汽车不用加油啦，直接用核聚变产生的能量就能跑；飞机也不用烧油啦，能飞得更高更远。
那多棒啊！而且啊，受控核聚变还很环保呢！不会产生那些污染环境的东西。
这就像是给地球做了一次大扫除，让我们的家园变得更加干净漂亮。
哎呀呀，真希望受控核聚变能早点实现，到时候我们的生活肯定会发生翻天覆地的变化。
大家一起期待吧！反正我是特别期待呢！我相信，只要科学家们不断努力，总有一天，我们能真正掌握这个神奇的技术，让我们的生活变得更加美好！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
核聚变技术的可行性分析
核聚变技术的可行性分析能源问题一直是人类社会发展的核心议题之一。
随着传统能源的日益枯竭以及环境问题的不断加剧，寻找一种可持续、清洁、高效的能源成为当务之急。
核聚变技术，作为一种潜在的解决方案，吸引了众多科学家和研究机构的目光。
那么，核聚变技术到底是否可行呢？让我们来深入探讨一下。
首先，我们来了解一下什么是核聚变。
核聚变是指将轻原子核（例如氢的同位素氘和氚）融合在一起，形成较重的原子核（如氦），同时释放出巨大能量的过程。
在太阳内部，就是通过核聚变反应不断地产生能量，照亮和温暖着我们的太阳系。
从理论上讲，核聚变具有许多令人心动的优点。
其一，核聚变所使用的燃料——氘和氚，在地球上的储量相对丰富。
氘可以从海水中提取，而氚则可以通过锂的嬗变来获得。
其二，核聚变产生的能量巨大。
据估算，一升海水中所含的氘通过核聚变反应所释放的能量，相当于300 升汽油燃烧所产生的能量。
其三，核聚变过程几乎不产生温室气体和放射性废料，对环境的影响极小。
然而，要实现可控核聚变并非易事。
目前，核聚变技术面临着诸多技术挑战。
其中一个关键问题是如何实现高温和高密度的等离子体约束。
为了使轻原子核发生融合，需要将它们加热到极高的温度（约 1 亿摄氏度以上），以使其具备足够的动能克服原子核之间的静电排斥力。
同时，还需要将等离子体（由带电粒子组成的物质状态）约束在一个有限的空间内，以维持足够长的时间使核聚变反应得以持续进行。
目前主要的约束方式有磁约束和惯性约束，但这两种方法都还存在一些技术难题需要攻克。
磁约束核聚变中，最具代表性的装置是托卡马克。
托卡马克通过强大的磁场来约束等离子体，但在实际运行中，面临着等离子体的不稳定性、能量损失以及磁场的精确控制等问题。
惯性约束核聚变则是通过高功率激光或离子束瞬间加热和压缩燃料靶丸，使其在极短时间内发生核聚变反应。
然而，要实现高效的能量注入和均匀的压缩，技术难度也非常大。
另一个挑战是材料问题。
在如此高温和强辐射的环境下，与等离子体直接接触的材料需要具备极高的耐热性、耐腐蚀性和抗辐照性能。
如何实现受控核聚变
如何实现受控核聚变
李启瑞
【期刊名称】《科学》
【年(卷),期】1992(044)001
【摘要】'原子弹'、'氢弹'、'中子弹',这是人们极易接受的概念。
'核电站'也使大众很自然地把它与'能源'联系起来,进而知道它是通过原子核的变化('反应')释放能量而服务于人类的。
现存于世界的'核电站'实际上是把重原子核分裂成中等核的裂变反应而获取能量。
其原理等同于原子弹。
而氢弹、中子弹则是把轻核聚合成较重的原子核的反应。
这正好与原子弹相反,一聚、一散都释放能量。
裂变反应可以通过裂变反应堆来加以控制从而获取能量服务于人类,通过目前的'核电站'已经实现了。
【总页数】3页(P52-54)
【作者】李启瑞
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TL61
【相关文献】
1.受控核聚变专利技术分析及技术脉络梳理 [J], 吴少波
2.受控核聚变的一种新途径：—低能注入式磁盖势阱约束法受控核聚变 [J], 甘永超;李文川
3.受控核聚变的挑战机遇与现状 [J], 李博西
4.受控核聚变技术应用前景展望 [J], 伍赛特
5.受控核聚变:用“人造太阳”点亮能源梦想——专访核工业西南物理研究院院长段旭如 [J], 高树超
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可控核聚变研究
可控核聚变研究可控核聚变研究是一项重要的能源研究领域，旨在实现可持续、清洁、高效的能源供应。
本文将围绕可控核聚变研究展开讨论，探究其背景、原理、挑战以及未来发展方向。
一、背景能源问题是全球面临的重大挑战之一。
传统能源资源如煤炭、石油等的消耗导致环境污染和气候变化等问题日益严重。
因此，寻找一种可替代的清洁能源成为全球科学家的共同目标。
可控核聚变作为一种潜在的能源解决方案，备受关注。
二、原理核聚变是一种将轻核粒子融合成重核粒子的过程，释放出巨大的能量。
核聚变的燃料主要是氘和氚，这些燃料在高温高压条件下形成等离子体。
通过加热等离子体并用磁场进行约束，可以使核聚变反应持续进行。
当氘和氚核融合时，产生的高能粒子如中子和α粒子，携带能量并被转化为热能，用于发电。
三、挑战可控核聚变研究面临着诸多挑战。
首先，核聚变反应需要高温高压条件，这对材料科学提出了严苛的要求。
如何找到能耐受高温高压并具有良好导热性能的材料是一个难题。
其次，如何有效地控制等离子体的稳定性也是一个挑战。
等离子体的不稳定性会导致能量损失和燃料泄漏，影响反应效率。
此外，核聚变反应释放出大量的中子，对材料和设备造成损害，如何有效防护中子辐射也是一个问题。
四、未来发展方向为了克服挑战，科学家们正在不断探索新的研究方向。
首先，研究人员正在寻找更先进的材料，以提高材料的耐温性和导热性能。
纳米材料和复合材料等新材料的应用也成为研究的热点。
其次，研究人员正在加强对等离子体控制的研究，通过优化磁场和等离子体相互作用，提高等离子体的稳定性。
此外，研究人员还在探索新的反应方式，如惯性约束聚变等，以寻求更高效的核聚变方法。
总结起来，可控核聚变研究是一项具有重要意义的能源研究领域。
通过深入研究可控核聚变的背景、原理、挑战以及未来发展方向，我们可以更好地了解这一领域的重要性和潜在的应用前景。
相信随着科学技术的进步，可控核聚变将为人类提供清洁、高效的能源解决方案，为实现可持续发展做出重要贡献。
受控热核聚变研究现状
受控热核聚变研究现状
李银安;蔡诗东
【期刊名称】《科技导报》
【年(卷),期】1992()3
【摘要】1991年11月13日,欧洲受控热核聚变装置“托卡马克”取得令世界科学界瞩目的重大进展,实现了能量约束时间2秒,反应持续1分钟的可控热核聚变反应。
这是这项长达近40年的试验、研究进程中,向实用开发阶段突破的一个重要里程碑,也是1991年世界科技领域中的头等重大事件。
虽然最后实现商用可能还要几十年时间,但人类毕竟又向这一取之不尽的清洁能源领域迈进了一大步。
这里谨向读者推荐这篇介绍受控热核聚变研究现状的综述文章。
【总页数】6页(P17-22)
【关键词】受控热核聚变;聚变反应
【作者】李银安;蔡诗东
【作者单位】中国科学院物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TL61
【相关文献】
1.磁约束受控热核聚变研究中的物理问题--写于世界物理年 [J], 董家齐
2.受控热核聚变装置软X射线反演成像探测研究 [J], 李林忠;何也西;梁荣庆;李冲;李密丹;尹晓冬;苏飞
3.受控热核聚变研究的世纪展望：20世纪未决物理学问题之七 [J], 王龙
4.受控热核聚变研究进展 [J], 杨青巍; 丁玄同; 严龙文; 钟武律
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核聚变技术研究进展及实现可持续能源方案
核聚变技术研究进展及实现可持续能源方案随着全球对能源需求的不断增长以及环境污染的日益严重，寻找替代传统能源的可持续能源方案已成为当今科学界和工业界的重要课题。
在众多可持续能源技术中，核聚变技术被认为是最具潜力的解决方案之一。
本文将介绍核聚变技术的研究进展，并探讨其实现可持续能源方案的潜力和挑战。
核聚变技术是一种利用重氢同位素氘和氚在高温高压条件下发生核反应，将轻元素转化为重元素释放出巨大能量的过程。
与核裂变技术相比，核聚变技术具有许多优势。
首先，核聚变反应所释放的能量远远超过核裂变反应，能够提供更加丰富的能源供应。
其次，核聚变反应的燃料是氘和氚，这些燃料可以从水中提取而得，资源相对充足，不会存在物理燃料的枯竭问题。
此外，核聚变反应不会产生长寿命的放射性废物，相对更加环保。
虽然核聚变技术具有巨大的潜力，但迄今为止，实现可持续能源方案仍然面临一些挑战。
首先，核聚变过程需要极高的温度和压力条件，使得控制反应过程非常复杂。
研究人员需要克服高温等极端环境对材料和设备的影响，并开发出新的材料和技术来满足这些要求。
其次，核聚变反应产生的高能中子会对反应堆结构造成严重的破坏，寿命缩短。
因此，需要寻找合适的材料来承受高能中子的冲击并保持长期稳定运行。
此外，近距离可控燃烧和高温等问题都需要进一步研究和改进。
尽管面临挑战，核聚变技术在研究中也取得了一些进展。
目前，国际热核聚变实验堆（ITER）项目是全球最有影响力的核聚变研究合作项目之一。
至今，来自35个国家的科学家和工程师已经共同努力，合作建设一个巨型的聚变实验装置。
这个装置的目标是证明核聚变技术的实际可行性，为未来商业化核聚变电站提供技术和经验基础。
此外，研究人员还在不同的实验中进行了核聚变的小规模试验，积累经验和了解更多关于核聚变的性质。
此外，一些新的研究方向和理论也在核聚变技术领域出现。
其中之一是磁约束核聚变（Magnetic ConfinementFusion）技术。
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of FC-95-14C.Pro ject No.8900310200.ST.Paul,MN:Ri ker Laoratories Inc,197922Vanden Heuvel J.P.,et al.Renal excreti on of perfluorooc tanoic acid in male rats:inhi bitory effect of tes tos terone.Bioche m.Toxic ol.,199223(226-0946)Karen L.Revised PFO S hazard assess ment.3M.St.Paul, MN.200024(226-0548)Perfluorooctane Sulfonate:Currrent Summary of Human Ser-a,Health and Toxicology Date.3M.St.Paul,M N.199925Seed,J ennifer.Hazard Assessme nt and Bio monitoring Data on Pe rfluo-rooctane Sul fonate-PFO EPA/EPA/RAD.Was hington,DC.2000:31 26Ikeda T.et al.In:Fahi mi H.D.,Sies H.,eds.Pero xiso me s in Biology and Me dicine,New York:Springer Verlag,1987:304-30827Haughom B.,Spydevold O.The mechani sm underlying the hypoli pemic effect of perfluorooctanoic aci d(PFOA),perfl uorooctane s ulphonic acid (PFOSA)and clofibric acid.Bioc him Biophys.Acta,1992;1128(1): 65-7228Derbel M.,Hos okawa M.,Satoh T.Di fferences i n the induction of car-boxylesterase R L4in rat liver microsomes by vari ous perfluori 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Medic al Unive rsit y,She nyang 110001Key word s PFOS,environment pollution,toxici ty对受控核聚变研究途径的再思考谭宝林潘传红郝颖(西南物理研究院)关键词核聚变磁约束惯性约束L子催化核聚变本文将目前受控核聚变的研究途径分成三大类:磁约束核聚变(MCF)、惯性约束核聚变(ICF)和非常规核聚变途径.并对三类聚变途径进行分析讨论,指出在研究受控轻核聚变时应该结合对原子核结构的研究,重视对非常规核聚变途径的探索,尤其是对L子催化核聚变的研究.文章还指出了下一步L子催化核聚变的主要研究方向.一、前言受控核聚变,是指在人为可控的条件下将轻原子核(主要为氘、氚等)聚合成较重的原子核(如:氦),同时释放出巨大能量的一种核反应过程.由于它具有释放能量密度高,燃料非常丰富,成本低廉,与环境的兼容性强,安全性好等优点而备受世人关注[1].半个多世纪以来,人们倾注了大量的精力进行研究探索并取得了很大的进展.然而由于其固有的复杂性,今天我们离实现受控核聚变发电还有一段相当长的路要走,人们估计,要建成核聚变发电站,至少还需要30年时间.几乎大多数聚变科学家们都同意这样一种观点,即受控核聚变研究是人类有史以来所面对的最困难、最具有挑战性的一个科学难题.在这种情况下,我们回过头来对受控核聚变的研究途径和研究方法进行考察是很有必要的.二、受控核聚变的主要研究途径半个多世纪以来,人们提出了各种各样的实现受控核聚变的设想,建立的装置也五花八门,但是就目前来说,对受控核聚变的研究途径大致可分成如下三大类:磁约束核聚变(magnetic c onfineme nt fusion,MCF)、惯性约束核聚变(iner tial c onfineme nt fusion,ICF)和除以上两类途径之外的非常规核聚变途径(unc onventional fusion).磁约束核聚变途径[1-3],是指利用具有特定位形的# 348 #强磁场将高温等离子体进行约束和压缩,使之达到受控核聚变的点火条件,实现连续的可控的核聚变反应(对于氘氚聚变反应来说,这个条件为:温度高于108K,离子密度要求在每立方米体积中大于1020个,并且约束时间要大于1s).该途径是到目前为止人们投入的精力最多、研究最详细、所取得的经验最丰富的一个核聚变的研究途径,目前的重点主要集中于对托卡马克(包括球马克)的研究,在这方面所取得的成果也最接近于聚变点火条件.1991年11月在欧洲JE T装置上,人们首次实现了氘氚聚变反应,持续时间约1.8s,产生的聚变输出功率为2MW(MW指兆瓦).随后1993年12月在美国的TFTR装置上也实现了氘氚聚变反应,输出功率达到6.4MW.而到1997年10月,JET甚至实现了输出功率达16MW、输出功率与输入功率之比达0.6的聚变反应.MCF的特点是长脉冲,准稳态-稳态运行,堆芯为稀薄高温等离子体(达到点火条件时的温度大于108K,等离子体的粒子数密度约为1021m-3,与其对比,室温时大气的粒子数密度为1025m-3).但是即使在托卡马克上,也还存在一些致命的困难,其中包括等离子体破裂不稳定性问题、偏滤器问题(其目的是对边缘等离子体的控制以及传热和排灰)、装置的成本问题(这三个问题常被人们称为/3 D0问题),除此之外还有等离子体中的反常输运问题和高能中子的处理问题(氘氚聚变堆中释放出的中子能量高达14MeV(即兆电子伏特),远高于裂变堆中释放出来的中子能量,这些不带电的高能中子,无法用磁场加以约束,对器壁构成巨大的威胁)等.尤其是破裂不稳定性问题,这是在托卡马克上观察到的最危险、最令人费解的一种复杂的非线性过程,等离子体在表面上看起来正常地维持了一段时间以后,突然在极短的时间内,几乎在事先无法预料的情况下发生剧烈膨胀,放电熄灭,等离子体的能量被大量抛向器壁,因此这种现象的存在,不但限制着等离子体电流和密度的运行范围,而且还会对聚变装置产生巨大的机械应力和热负荷冲击,是在托卡马克上实现聚变点火所面临的一个最主要的障碍.另外,人们也在探索用新的更合适的磁场位形来实现受控核聚变,但就目前来说,还找不到一种从各方面全面优于托卡马克的磁场位形.上述难题在目前还无法有效地加以解决,故制约着MCF的进一步发展.惯性约束核聚变[4],这是指利用高功率的激光束或粒子束均匀照射用聚变材料制成的微型靶丸,在极短的时间内迅速加热压缩聚变材料,使之在分散远离以前就达到极高的温度和密度,产生聚变反应.目前,I CF途径的聚变三乘积(等离子体的密度、温度和约束时间三者的乘积)比MCF约低2~3个数量级,不过由于其在模拟核爆炸方面具有非常重要的作用,因而也受到人们的高度重视.ICF的特点是短脉冲(约束时间仅10-9s)间断运行的,堆芯为高温高密度等离子体(达到点火条件时,温度为108K,等离子体的粒子数密度大于1032m-3,在这瞬时,等离子体中的压强高达1012个大气压).由于驱动源和聚变堆在空间上是相互分离的,因此ICF聚变堆将比MCF聚变堆简单得多.目前,制约I CF实现聚变点火的主要困难一是激光能量转化为等离子体能量的效率太低(低于5%).另外,目前驱动器的功率还远远达不到实现聚变点火的条件,以及超热电子对燃料的预热产生辐射不均匀性并引起等离子体的不稳定性扰动等.也有人考虑用高能离子束作I CF的驱动源,其优点是离子束在等离子体中具有很好的能量沉积特性,能量的转换效率高;其缺点是需要建造离子加速器作驱动器,这就使得系统变得很复杂,同时也大大增加了装置的成本.除以上困难而外,ICF也同样需要面对如何传热、排灰和高能中子的处理等难题,这些难题一直困扰着聚变界.鉴于MCF和ICF各自的特点和所面临的困难,本文作者曾作过试图将二者结合起来的初步尝试[5],希望用ICF来实现快速点火,再用MCF来约束带电离子(包括聚变反应产生的离子等)以实现等离子体的自加热和稳定的核聚变反应.但因二者在原理上相去甚远,要实现它们的有效结合还存在很多困难,还有许多工作要做.在这里着重讨论一下非常规核聚变途径.所谓非常规核聚变,是指不同于前述MCF和I CF的一些聚变方式,例如常温核聚变[6]、L子催化核聚变[7,8]、以及最近Tale ya rkhan等人发现的所谓气泡核聚变等[9].这些核聚变的一个重要特征是不需要外界给予超高温条件,可以在较低的温度条件下,(例如在室温附近)发生聚变反应,这也就意味着我们有可能用比MCF和ICF低得多的代价来取得受控核聚变能源,因而有关非常规核聚变研究的任何进展,都会受到人们的高度重视.但是对这类核聚变在物理解释上又存在着很多困惑,尤其是常温核聚变和气泡核聚变,由于在实验上的可重复率不高,因而许多学者对此持否定或怀疑态度.尤其是1989年3月,Pons和Fleisc hmann等人提出的在室温条件下的电化学实验中观测到的核聚变反应,即所谓室温核聚变过程,对绝大多数物理学家来说都是不可思议的,它与半个多世纪以来人们所获得的关于核反应的理论相矛盾,而且目前的观测结果也很难说明在实验中到底发生了什么样的反应过程.对于气泡核聚变,人们目前的解释是中子束产生了气泡,超声波对气泡的空化作用在气泡内形成了高温高压条件,从而导致热核聚变反应.由于气泡内的参量无法直接测量,泡内发生的过程到底是什#349#么样的,谁也说不清楚,再加之超声波的空化作用能否在泡内产生热核聚变反应所需的那种高温高压条件也是非常令人怀疑的,或许其中还隐藏着更深的物理内容有待我们去揭示.三、L子催化核聚变不过我们认为不应该将这些非常规核聚变一概加以怀疑,其中有些反应过程,如L子催化核聚变反应(muon catalyzed fusion),从物理原理上说还是比较清楚的.我们目前的MCF和ICF都仅仅只是把氘核和氚核的聚变反应看成是两个带电粒子的简单碰撞过程,根据电磁学原理和量子隧道效应理论推知,要实现核聚变反应必需一个超高温条件(温度高达108K以上),人们忽略了这样一个事实:氘核和氚核是由1个质子加1~2个中子组成的体系,这样的体系肯定与那些由若干个核子组成的重原子核有很大的不同,况且质子和中子还有很复杂的内部结构,这样一种内部结构不可避免地会对核聚变反应产生重要影响.当我们将轻核外部的电子用L子代替以后,很可能核的稳定性会大大降低,从而使两个核之间的聚变反应更容易发生.如果我们能弄清这种作用的方式和规律,或许我们能用比常规核聚变途径低得多的代价来实现受控核聚变.这里以L子催化核聚变为例来说明这种可能性.L子是一种质量比电子重200多倍的带负电的轻子[10],不参与强相互作用,因此它能穿透很厚的物质层而不发生核作用.同时L子也是不稳定的,会自发衰变,其平均寿命为2.2@10-6s.除质量和稳定性这两项性质与电子不同外,其他方面与电子几乎完全相同.1946~ 1948年间我国物理学家张文裕教授在实验中发现,当L 子在液氢中慢化至能量只有几个e V(电子伏特)时,受原子核正电荷的吸引,很容易被俘获,从而取代原子中的电子而形成L子型氘原子和L子型氚原子,国际上称之为/张原子0.由两个这样的原子构成的分子即为L子型分子.正是因为L子比电子的质量大200多倍,在由L子型氘原子和L子型氚原子组成的L子型分子中,两个核之间的距离要比普通分子小得多,从而使核聚变反应的几率大约可提高80多个数量级,而且受L子的影响,核的稳定性很可能会大大降低,这又会进一步提高发生聚变反应的几率.具体反应过程可分为如下四步过程:第一步,L子的产生把高能质子(能量在290Me V以上)或一定能量的中子注入氢气或液氢中,就会产生P-介子,P-介子进一步衰变即可生成L子:P-y L-+ v L(1)第二步,生成L子型原子L-+H y(p L)+e-(2)(p L)+D y(d L)+e-(3)(p L)+T y(t L)+e-(4)第三步,生成L子型分子(d L)+H y(pd L)(5)(t L)+H y(pt L)(6)(d L)+D y(dd L)(7)(d L)+T y(td L)(8)式中(d L)表示L子型氘原子,D表示氘原子,T表示氚原子,(pd L)、(pt L)、(dd L)以及(td L)表示L子型分子.第四步,核聚变反应在前面生成的L子型分子中,两个原子核之间的距离比普通分子中的要小得多,因此很容易发生如下反应过程:(pd L)y3He+L-+ 5.4Me V(9)(pt L)y4He+L-+19.8MeV(10)(dt L)y4He+n+L-+17.6MeV(11)(dd L)yT+p+L-+ 4.00MeV3He+n+L-+3.25MeV(12)第四步核聚变反应中释放出来的L子可以继续催化新一轮的核聚变反应,由此而形成类似于核裂变反应的链式反应过程.当L子与核聚变反应生成的离子粘合在一起形成L子型氦原子时,便再也无法催化核聚变反应了,从而退出链式反应过程.不过由于核聚变反应之后离子和L子都具有很高的能量,它们粘合在一起形成氦原子的几率一般很小.由于L子的平均寿命仅为2@ 10-6s左右,人们当初从理论上估算一个L子在其一生中最多仅能催化大约100次核聚变反应,所得到的总能量输出最多只有2GeV,而用加速器产生一个L子大约需要10GeV的能量输入,即输出能量不到输入能量的20%,而且这里还没有考虑能量转换过程中的各种损失.不过到上世纪80年代初,美国Los Ala mos国家实验室在氘-氚混合体系中观察到每个L子催化的核聚变反应的平均次数达到150次以上,核聚变产额超过了当初的理论预期值.目前在美国、加拿大和日本的一些实验室里还在继续进行这类研究,期望能进一步提高核聚变的产额.拿中子诱发核裂变反应来做一个对比是很有意思的.我们知道自由中子的平均寿命很短,大约在15min,但是在原子核中的中子却可以长期存在,而且用中子诱发的核裂变反应堆也可以长年累月地运行.L子的寿命很短,与中子的情况对比,我们也可想象,如果L子也能# 350 #进入到类似于中子在原子核中那样的系统中形成一种束缚态时,是不是也可以长期存在呢?而且我们还可以设想每一次催化核聚变反应释放出来的L子也是一个新生的L子,它也可以重新开始对下一轮聚变反应进行催化,那么通过一定的链式过程,让这样的核聚变反应堆长年运行也就不难理解了.很明显,这种核聚变反应具有比常规核聚变反应多得多的优越性.那么,我们还有什么理由不重视对这种类型的核聚变反应进行研究呢?下一步需要研究的主要内容应该包括如下几个方面:(1)对L子物理展开研究,从更深层次上对L子催化核聚变反应过程进行了解;(2)探索更有效的L子快速催化核聚变反应的途径,我们知道,当L子与离子粘合形成L子型氦原子时,便无法再催化核聚变反应,从而退出催化核聚变反应过程,如果我们想办法用一定的磁场将核聚变反应产生的高能离子分离出来,那么就有可能提高L子催化的核聚变产额,从系统中引出的高能离子的能量也是可以利用的;(3)探索以尽可能低的能量输入来获得大通量L子束流的有效途径;(4)探索其他与L子具有类似性质带负电的粒子(例如介子等)催化核聚变反应的可能性.(2002年8月24日收到)谭宝林研究生,西南物理研究院101室,成都610041潘传红研究员,博士生导师,西南物理研究院,成都610041郝颖硕士,西南物理研究院101室,成都6100411石秉仁.磁约束核聚变原理和实践.北京:原子能出版社,19992Andreani R.What is lacking in order to design and bui ld a commercially viable fusion reactor.Nuc lear Fusion,2000;40:10333Tokamaks W.J.Oxford:Clarendon Pres s,19974王淦昌,袁之尚.惯性约束核聚变.合肥:安徽教育出版社,1996 5谭宝林.受控核聚变两大途径的对比与结合.物理,2002;31:159-1616李兴中./常温核聚变0课题进展报告,/常温核聚变0研究专项基金结题评审会.北京,1998;4:9-107Naka mura S.N.The first obs ervati on of muon-to-alpha s ticki ng X-rays in muon catal yzed D-T fusi on.Phys.Lett.B,2000,473:2268Ka wamura N.Meas urement of accumulation effect on muon catalyzed fu-sion in the s olid/liquid DT mixtures.Phys.Lett.B.,1999;465:749Taleyarkhan R.P.,Wes t C.D.,Cho J.S.,et al.Evidence for nucleare missi ons duri ng acoustic cavitation.Science,2002;295:186810章乃森.粒子物理学(上册).北京:科学出版社,1994Analyzed the Methods of Nuclear Fusion Research Tan Bao-lin¹,Pan C huan-hongº,Hao Ying»¹Graduate Student,Southwestern Institute o f Physics,Che ngdu610041ºPro fessor,Supervisor o f Ph.D.Candidates,Southweste rn Inst itute o f Physics,Chengdu610041»Master,Southweste rn Institute o f Physics,Chengdu610041Key words nuclear fusi on,magnetic confinement,Inertial confi nement, muon catalyzed fusion自然信息用卷尺来测量地球在公元240年全凭Eratosthenes的卓越智慧,估算出了地球赤道的周长,其值与精确值之误差在10%之内.然而,今天的学生利用互联网、地球模型和卷尺也可以得到精度相当的周长数据,其关键的决窍是利用互联网主段的两个接口、如西雅图和夏威夷之间的横于海底的光导纤维电缆.沿着这些光纤传导的信号以差不多2/3的光速前进,如果你能知道信号传输经历的时间,便能推算出它前进的距离.倘若你取过一架地球模型,用卷尺量出模型上面西雅图与夏威夷之间的距离,再把这个长度与用卷尺绕地球一周的长度相比,便能估算出地球的周长.那么,你如何能及时知道光信号传输所需的时间呢?很简单,你可以用一种叫做/示踪规迹0的程序,这种Wi nd ows程序可以装在每一台PC机上,PC机能够使每位I T人与计算机网络联结起来,程序把从计算机或网络转换器接口输入的数据按顺序转播,并从另一个接口输出.即把数据通过线路从你的计算机输到另一个终端机上,所谓程序的输出就是指每组数据从各接口沿着线路回到你的计算机中所经历的时间.假如你在夏威夷大学选定了一个终端计算机,用Windows,你打开MS-DOS和点击tracert w ww.hawaii edu该程序将沿着线路输出到一系列的/接口0中去,其中包括了西雅图和夏威夷的接口,取从西雅图到夏威夷一个来回所耗时间的一半,你得到单程行进所耗时间大约为24毫秒,相应的距离约为4800千米,地球的半径约为7200千米,与正确经误差为13%,这种古怪的测量地球的方法是俄亥俄州的Youngstown大学的Snowflake,Kicovic,Loren Wett和Michacl Crescimanno等人设计的.Crescimanno说:/这种想法基于这样的出发点:学生们能够自己得到结果,要比纯粹接受书本上的话好得多0.(林凤生据Ne w Scientis t,2002;(2360):19)#351#。