核聚变装置人造太阳
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磁约束；
三种约束途径
ASIPP
托卡马克——Tokamak 是一个
环形磁约束核聚变实验装置
磁约束
磁约束 和 托卡马克
托卡马克
磁场可以约束带电粒子
磁容器可盛装和约束高温等离子体
Tokamak — 是一种环形磁容器
托卡马克环形磁容器的基本构成
构成托卡马克环形磁容 器的三个基本磁场：
纵向磁场； 极向磁场
测试系统 Test Facility System
ASIPP
国际核聚变装置ITER
关于 ITER
ITER
(International Thermal-nuclear Experimental Reactor)
ITER 一个可产生 50-70 万千瓦 聚变功率的燃烧等离子体实验反应堆 （总投资 50+50 亿欧元）
装置主机
Superconducting Tokamak Machine
低温系统 cryogenic and refrigerator system
电源系统 Power supply system
真空抽充气系统 Vacuum pumping and
gas puffing system
诊断系统 Diagnostic system
项目主要内容 The project main tasks
实验大厅 Experimental Hall
水冷系统
控制系统 Control and data
Water cooling system processing system
加热及驱动系统 Non-inductive current drive and heating system
ASIPP
核聚变装置简介
ASIPP
核聚变原理及其装置 中国核聚变装置 国际核聚变装置ITER
世界能源消耗
假设世界人口将达 到100亿
世界能源消耗很快 将超过现有的能源 资源
短缺的能源必须要 有新的可供选择的 替代能源
根据98年世界能源委员会发表的统计数据，按98年世 界能源消耗量计算，已探明的可用储量：
中国的能源问题
目前人口约13亿，2050年预期将达15~16亿； 人均能源消耗约为世界平均人均消耗的1/2；发达 国家的1/10；美国的~1/13； • 中国人口约为美国人口的5 ~ 6 倍； • 如果中国达到美国目前人均耗能水平，总的能源用 量将是现用量的13倍，相当于5~6个美国的总用量； • 二氧化碳排放量目前美国第一，中国已居世界第二； 中国将面临更为严重的能源短缺和环境污染问题！
ICRH 3 MW
6 MW
LHCD 3.5 MW
8 MW
ECRH 0.5 MW
1.5 MW
NBI
8 MW
Pulse length
1000 s
Configuration:
Double-null divertor Single-null divertor
EAST
EAST 托卡马克装置本身包括许多重要部件
石油 ~ 可用 50年； 天然气 ~ 可用 70年； 煤炭 ~ 可用 200年； 天然铀 ~ 可用 60年； 如果把全部资源纳入考虑 大约也只能用200~300年
人类面临的能源问题
能源是社会发展的基础； 化石燃料不仅储量有限，而且将造成严 重的生态环境破坏和污染； 预期200多年后，整个人类将面临一次能 源枯竭的严重问题； 因此，人类必须进行并尽快完成战略新 能源的开发研究！
托卡马克上开发核聚变能科学可行性已得到证实！
中国核聚变装置
我国磁约束聚变研究机构的演变
（1958-2008）
HT-7超导托卡马 克
HL-2A托卡马 克
我国独立自主研制的世界上第一个全超导托卡 马克装置 EAST
项目名称
EAST
（Experimental Advanced Superconducting Tokamak） （实验的、先进的超导托卡马克）
一升海水 ＝ 300 升汽油 地球上大量的水使得聚变反应产生的能量无穷无尽!
核聚变能 和 等离子体
在极高温下
物质将成为完全电离的
高温等离子体
可实现氘—氚核聚变反应 并释放出巨大聚变能 核聚变能源是人类未来 理想清洁的新能源
气体 等离子体
三种约束极 高温热核聚变 燃料等离子体 的途径：
重力约束；
惯性约束；
1997年国家科技领导小组同意立项， 2000年10月发改委批准开工报告，正式开工。 要求五年内建成；经费1.65 亿; 实际3.2亿左右
ASIPP
科学目标
建成一个具有非圆小截面的全超导托卡马克； 在其上实现高参数长脉冲和稳态运行； 使中国开发核聚变能的研究进入国际前沿； 为人类最终能够使用清洁而又无限的核聚变 能做出重要贡献。
Main Parameters of the EAST
Nominal
Upgrade
Bo
3.5 T
IP
1 MA
wk.baidu.comRo
1.7 m
a
0.4 m
4.0 T 1.5 MA 1.7 m 0.4 m
R/a
4.25
4.25
Kx
1.2-1.5
δx
0.2-0.3
Heating and Driving:
1.5-2 0.3-0.5
等离子体电流磁场
极向场线圈
等离子体电流 纵场线圈
Tokamak (托卡马克）— 是一种环形磁容器
ASIPP
开发聚变能的研究已在 托卡马克类型的实验装置上
取得了突破性进展
ASIPP
• 最高温度达到 2-4 亿度； • 最高聚变输出功率超过
16 兆瓦； • 聚变输出功率/输入功率,已
达到 1.25； • 可以建造聚变实验堆ITER
地球上最容易实现的核聚变反应：
D(氘) + T(氚) 4He(氦) + n(中子) n(中子) + 6Li(锂) 4He (氦) + T (氚)
实现上述反应的条件:
温度大于 一 亿度；
密度大于 2.5 x 10 20 m -3
能量约束时间大于 1-2 秒
一克铀235（核裂变燃料） ~ 1.8 吨石油 一克氘-氚（核聚变燃料) ~ 8 吨石油
ASIPP
核聚变能是人类可持续发展 最理想的清洁新能源
太阳上无穷尽的能量来 源于氢H+H 核聚变反应
1H + 1H → 2D+ β+ +γ 1H + 2D→3He +γ
3He + 3He → 4He + 1H + 1H
太阳的聚变能量以光辐射形式进入宇 宙，其中十亿分之一进入地球区域， 约一半到达地球表面,功率约等于8.2 ×1010 MW, 相当于45万个长江三峡水 电站的功率
三种约束途径
ASIPP
托卡马克——Tokamak 是一个
环形磁约束核聚变实验装置
磁约束
磁约束 和 托卡马克
托卡马克
磁场可以约束带电粒子
磁容器可盛装和约束高温等离子体
Tokamak — 是一种环形磁容器
托卡马克环形磁容器的基本构成
构成托卡马克环形磁容 器的三个基本磁场：
纵向磁场； 极向磁场
测试系统 Test Facility System
ASIPP
国际核聚变装置ITER
关于 ITER
ITER
(International Thermal-nuclear Experimental Reactor)
ITER 一个可产生 50-70 万千瓦 聚变功率的燃烧等离子体实验反应堆 （总投资 50+50 亿欧元）
装置主机
Superconducting Tokamak Machine
低温系统 cryogenic and refrigerator system
电源系统 Power supply system
真空抽充气系统 Vacuum pumping and
gas puffing system
诊断系统 Diagnostic system
项目主要内容 The project main tasks
实验大厅 Experimental Hall
水冷系统
控制系统 Control and data
Water cooling system processing system
加热及驱动系统 Non-inductive current drive and heating system
ASIPP
核聚变装置简介
ASIPP
核聚变原理及其装置 中国核聚变装置 国际核聚变装置ITER
世界能源消耗
假设世界人口将达 到100亿
世界能源消耗很快 将超过现有的能源 资源
短缺的能源必须要 有新的可供选择的 替代能源
根据98年世界能源委员会发表的统计数据，按98年世 界能源消耗量计算，已探明的可用储量：
中国的能源问题
目前人口约13亿，2050年预期将达15~16亿； 人均能源消耗约为世界平均人均消耗的1/2；发达 国家的1/10；美国的~1/13； • 中国人口约为美国人口的5 ~ 6 倍； • 如果中国达到美国目前人均耗能水平，总的能源用 量将是现用量的13倍，相当于5~6个美国的总用量； • 二氧化碳排放量目前美国第一，中国已居世界第二； 中国将面临更为严重的能源短缺和环境污染问题！
ICRH 3 MW
6 MW
LHCD 3.5 MW
8 MW
ECRH 0.5 MW
1.5 MW
NBI
8 MW
Pulse length
1000 s
Configuration:
Double-null divertor Single-null divertor
EAST
EAST 托卡马克装置本身包括许多重要部件
石油 ~ 可用 50年； 天然气 ~ 可用 70年； 煤炭 ~ 可用 200年； 天然铀 ~ 可用 60年； 如果把全部资源纳入考虑 大约也只能用200~300年
人类面临的能源问题
能源是社会发展的基础； 化石燃料不仅储量有限，而且将造成严 重的生态环境破坏和污染； 预期200多年后，整个人类将面临一次能 源枯竭的严重问题； 因此，人类必须进行并尽快完成战略新 能源的开发研究！
托卡马克上开发核聚变能科学可行性已得到证实！
中国核聚变装置
我国磁约束聚变研究机构的演变
（1958-2008）
HT-7超导托卡马 克
HL-2A托卡马 克
我国独立自主研制的世界上第一个全超导托卡 马克装置 EAST
项目名称
EAST
（Experimental Advanced Superconducting Tokamak） （实验的、先进的超导托卡马克）
一升海水 ＝ 300 升汽油 地球上大量的水使得聚变反应产生的能量无穷无尽!
核聚变能 和 等离子体
在极高温下
物质将成为完全电离的
高温等离子体
可实现氘—氚核聚变反应 并释放出巨大聚变能 核聚变能源是人类未来 理想清洁的新能源
气体 等离子体
三种约束极 高温热核聚变 燃料等离子体 的途径：
重力约束；
惯性约束；
1997年国家科技领导小组同意立项， 2000年10月发改委批准开工报告，正式开工。 要求五年内建成；经费1.65 亿; 实际3.2亿左右
ASIPP
科学目标
建成一个具有非圆小截面的全超导托卡马克； 在其上实现高参数长脉冲和稳态运行； 使中国开发核聚变能的研究进入国际前沿； 为人类最终能够使用清洁而又无限的核聚变 能做出重要贡献。
Main Parameters of the EAST
Nominal
Upgrade
Bo
3.5 T
IP
1 MA
wk.baidu.comRo
1.7 m
a
0.4 m
4.0 T 1.5 MA 1.7 m 0.4 m
R/a
4.25
4.25
Kx
1.2-1.5
δx
0.2-0.3
Heating and Driving:
1.5-2 0.3-0.5
等离子体电流磁场
极向场线圈
等离子体电流 纵场线圈
Tokamak (托卡马克）— 是一种环形磁容器
ASIPP
开发聚变能的研究已在 托卡马克类型的实验装置上
取得了突破性进展
ASIPP
• 最高温度达到 2-4 亿度； • 最高聚变输出功率超过
16 兆瓦； • 聚变输出功率/输入功率,已
达到 1.25； • 可以建造聚变实验堆ITER
地球上最容易实现的核聚变反应：
D(氘) + T(氚) 4He(氦) + n(中子) n(中子) + 6Li(锂) 4He (氦) + T (氚)
实现上述反应的条件:
温度大于 一 亿度；
密度大于 2.5 x 10 20 m -3
能量约束时间大于 1-2 秒
一克铀235（核裂变燃料） ~ 1.8 吨石油 一克氘-氚（核聚变燃料) ~ 8 吨石油
ASIPP
核聚变能是人类可持续发展 最理想的清洁新能源
太阳上无穷尽的能量来 源于氢H+H 核聚变反应
1H + 1H → 2D+ β+ +γ 1H + 2D→3He +γ
3He + 3He → 4He + 1H + 1H
太阳的聚变能量以光辐射形式进入宇 宙，其中十亿分之一进入地球区域， 约一半到达地球表面,功率约等于8.2 ×1010 MW, 相当于45万个长江三峡水 电站的功率