国际核聚变研究开发的现状和发展趋势

266B 年 23 月 6 日和 20 日 # 美
国 在 <H<I 装 置 上 使 用 氘 % 氚 各
50A 的 混 合 燃 料 # 使 温 度 达 到 B
亿 J@ 亿摄氏度 # 两次实验释放的聚 变能分别为 0DB 万千瓦和 0D51 万千 瓦 #大约为 ; .< 输出功率的 3 倍和 @
斯 拉 % 等 离 子 体 存 在 时 间 3610 毫 秒" 我国聚变研究的中心目标是在 可能的条件下促使核聚变能尽早在 中国实现 " 因此 # 参加国际热核聚变 实验堆 &9<.I ’ 计划应该也只能是我 国整体聚变能研发计划中的一个重 要组成部分 " 国家将在参加 9<.I 计 划的同时支持与之配套或与之互补
!"#$%%&’ () *’$*+, 中国核工业
!! 关注中国核聚变研究 本期专题 !
!撰文"希物
国际核聚变研究开发的 现状和发展趋势
国际磁约束核聚变研究始于上 世纪 50 年代 " 国际上将核聚变研究 的发展分为六个阶段 # 即 $ 原 理 性 研究阶段 % 规模实验阶段 % 点火装 置 & 氘 氚 燃 烧 实 验’ % 反 应 堆 实验阶段 工程物理实验阶段 % 示 范 反 应 堆 阶 段 % 商用化 反应堆阶段 " 总体上看 # 国际磁约束核聚变界 正处在点 火 装 置和氘氚燃烧实验阶段 # 并 逐 步 向 反应堆工程实验阶段过渡 " 上世纪 67 年代 # 国际磁约束核 聚变研究取得了 突破性的进展#获 得了聚变反应堆级的等离子体参 数 # 初步进行的氘 8 氚反应实验 # 得 到 21 兆瓦的聚变功率 " 可以说 # 磁 约束核聚变的科 学可行性已得 到 证 实 # 有可能考虑 建 造 ( 聚 变 能 实 验 堆 )# 创造研究 大规模核聚 变 的 条 件 已经成熟 " 国际聚变研 究 在 完 成 科 学 可 行 性 验 证 后 已 于 2661 年 正 式 定 位为核聚变能源开发 # 其 显 著 标 & 9:.:’ 等离子 志是国际原子能机构 体物理和受控核聚变研究 国 际 会 议 于 2661 年 正 式 更 名 为 国 际 聚 变 能 源大会 " 近十年来 # 各国在托卡马 克 装 置上的核聚变 研究不断取得 令 人 鼓 舞的进展 " 2662 年 22 月 6 日 # 欧共 体的 ; .< 托卡马克装置成功地实现 了核聚变史 上第一次氘 = 氚 运 行 实 验 # 在氘氚 1 比 2 的混 合 燃 料 & >1? 氘 #2@A 氚’ 中 # 等离子体温度达到 B 亿摄氏度 # 核聚变反应持 续 了 3 秒 钟 # 产生了 2C20 2> 个聚变中子 # 获 得 的 聚 变 输 出 功 率 为 0D24 万 千 瓦 # 能 量 增 益 因 子 E 值 达 0D22F7G23 " 虽然高峰聚变功率输出时间仅有 3 秒 # 但这是人类历史 上 第 一 次 用 可 控方式获得的聚变 能 # 意 义 十 分 重 大 " 这 一突破性的进展 极 大 地 促 进 了国际托卡马克实验堆计划的开 展"
97 万 千 瓦 U 等 离 子 体 持 续 时 间 约 $777 秒 # @5-? 装置将建在法国卡迪
拉什 U 预计建造期 $7 年 U 其主要设备 已由各谈判参与方提供 # 专家估计 U 若 @5-? 装置如期建成 U 示范聚变堆 可望在 !7V7 年前投入运行 U 在 !797 年前后聚变电站可实现商用 #
的一系列重要研究工作 # 如托卡马 克等离子体物理的基础研究 % 聚变 堆第一壁等关键部 件所需材料的开 发 % 示范聚变堆的设计及必 要技术 或关键部件的研制等 " 参加 9<.I 计 划将是我国聚变能研究的一个重大 机遇 " 尽管就规模和水平来说# 我 国核聚变能的研究和美% 欧% 日
等发达国家还有不小的差距# 但 是我们有自己的特点# 也在技术 和 人 才 等 方 面 为 参 加 9<.I 计 划 作 了相当的准备" 这使得我们有能 力 完 成 约 定 的 9<.I 部 件 制 造 任 务 # 为 9<.I 计 划 作 出 相 应 的 贡 献# 并有可能在合作过程中全面 掌握聚变实验堆的技术# 达到我 国参加 9<.I 计划总的目的 "
!""! 年 8 月 " 日本在托卡马克
型 热 核 聚 变 基 础 实 验 装 置 $ 5?@AB= @B% 上使用高频电流产生 出了热核聚变所 需要的高温等离子
@5-?= D-A5
’ DEF GHIJ
-IK LM NJ
AO PQIR KO J 5HSQTQSC设计 # 与 @5-?
设计有关的大量研究和开发工作& 一系列原型部件模块的成功制造和 实验Hale Waihona Puke BaiduU 证明了实验性聚变堆的建造技 术 是 可 行 的 # @5-? 项 目 采 纳 了 V7 多年来世界核聚变研究的成果 U 建造 费用约 97 亿美元 U 设计的聚变功率
066% 年 0! 月 " 日 本 方 面 宣 布 "
在 4 5: #" 上成功进行了氘 ; 氘反应 实验 " 换算到氘 < 氚反应 "1 值可以 达 到 02"" # 后 来 "1 值 又 超 过 了
02!9 # 在 4 5= #7+ 上 " 还达到了更高
的等效能量增益因子 " 大于 $28 " 它 也是从氘 > 氘实验得出的结果外推 后算出的 #
!"
中国核工业
&’()**+(, , ’-, , *()*.-
!/"# 年!第 0! 期!总第 %# 期
万方数据
国际核聚变研究开发的现状和发展趋势
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数： 希物
中国核工业 ZHONGGUO HEGONGYE 2006，(12) 0次
本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_zghgy200612006.aspx 下载时间：2010年1月27日
的等离子体 # 国际热核聚变实验堆 ’ @5-?C 正 是 为 扩 大 装 置 规 模 " 解 决 核聚变能源研究与开发 中 实 验&工 程及经济性等重大问题应运而生 的#
4 -5 相比 " 1 值又得到很大提高 # 066% 年 6 月 !! 日 " 联合欧洲 环 4 -5 又创造输出功率为 02!6 万千瓦
中国核工业
!"#$%%&’( ( )*+ ( %#,%-.
/001 年!第 23 期!总第 41 期
!"
万方数据
!""# 年!第 $! 期!总第 %# 期
本期专题 ! !! 关注中国核聚变研究
倍 " 能 量 增 益 因 子 1 值 达 "2!3 # 与
体电流 " 国际热核聚变实验堆原先 就计划把取消变压器作为研究课题 之一 " 而这一研究 成果为简化热核 聚变反应堆的设计提供 了 可 能 "并 可降低建设成本 # 目前 " 国际聚变界共同的看法 是 " 托卡马克是 目前约束高温等离 子体的领先概念 " 聚变研 究现已进 入了实际的能源开发阶段 " 其目标 是开发经济上能与其他能源相比而 安全又能被环境接受的实用的聚变 堆 # 提高聚变堆 的经济性和验证其 工程可行性是聚变能源 商用前必须 解决的关键问题 " 是当前和今后 一 段时期内国际聚变研究的热点及前 沿性课题 # 随着各国大小不一的托 卡马克装置的建成 & 投运和实验 " 托 卡马克显示了较为光明 的 前 景 "科 学家们认识到 " 如果扩大此类装置 的规模 " 有可能获得接近聚变条件
的世界纪录 " 能量增益因子 1 值达
72#" "持续时间 ! 秒 # 仅过了 86 天 "
输 出 功 率 又 提 高 到 02#0 万 千 瓦 "1 值达到 "2#9 #
0639 年 " 前苏联领导 人 戈 尔 巴
乔夫和美国总统里 根在日内瓦峰会 上倡议"由美&苏&欧 &日 共 同 启 动 $ 国 际 热 核 聚 变 实 验 堆 ’ @5-?( % 计 划 # @5-? 计划是以建造一个可自持 ’ 即 $ 点火 %( 的托卡马克核聚变 燃烧 实验堆 " 以便对未来聚变示范堆及 商用聚变堆的物理和工程问题作深 入探索的超大型 国际合作磁约束聚 变能开发工程 # @5-? 工程设计阶段 由 欧 & 美 & 日 & 俄 四 方 自 0633 年 开 始 "0663 年完成 # 继后 " 基于托卡马 克 先 进 运 行 模 式 对 @5-? 设 计 进 行 了改进和优化 " 并于 !""0 年完成了