聚变能和受控核聚变研究简史_江海燕
90年代中国科学家创新纪录
90年代中国科学家创新纪录90年代我国的科技创新成果你还记得有哪些吗？或许有的小伙伴都忘记了吧~在这知力60周年的日子里，知力君重新翻阅了以前的杂志，杂志中记录的科技创新成果，让今天的我们都感到自豪呢~今天知力君就和大家一起回顾一下，在过去60年中，我国科学家的科技创造都有什么吧~《人类终将点燃自己的太阳——受控核聚变研究速写》据《科技日报》报道，中国科学家在环流器上进行的长脉冲实验又创新纪录，获得了等离子体放电持续时间长达4秒的佳绩。
这一成果表明，中国受控核聚变研究方面又迈出了一步。
如今的科研人员正在对“东方小太阳”EAST进行第六轮升级（资料图）1997年5月30日，中国核工业总公司对中国第一个受控核聚变研究重点实验室——位于四川省乐山市的核工业环流器实验技术实验室进行验收，同时对该实验室的中国环流器新一号HL-1M作了现场演示。
有十多位国内权威的核专家目击了这一实验。
这一实验还获得了等离子体电流320千安、纵向磁场2.8特拉斯等优异成绩。
专家们认为，这些参数不仅是国内核聚变装置物理实验的最好纪录，而且达到了国际上同类型、同规模装置的先进水平。
众所周知，原子核内蕴藏着巨大的能量，这些能量可以通过使重原子核裂变为较轻的原子核或使轻原子核聚合成较重的原子这两种方式释放出来。
这两种方式分别称为“裂变”与“聚变”。
当前世界各国运行的核电站都是通过重原子核裂变的方式获得能量的。
尽管人类通过引爆氢弹已经实现了非受控的核聚变，但是通过受控聚变方式获得工业用能量就不是一件轻而易举的事了。
因为要在地球条件下实现在太阳上靠万有引力约束的高温等离子体的聚合反应必须符合三个条件：反应温度达1亿摄氏度；等离子体约束时间达1秒，1立方厘米的等离子体密度为500万亿个。
中国科学家是从50年代后期开始涉足受控核聚变研究领域的。
1969年在北京的中国科学院物理研究所等离子体物理研究室建成了10万焦耳直线型角向箍缩装置，在国内首先观测到了核聚变反应中子。
《聚变与受控热核反应》 讲义
《聚变与受控热核反应》讲义一、引言能源是人类社会发展的重要基石，而传统的能源形式如化石燃料不仅储量有限，而且在使用过程中会带来严重的环境问题。
因此，寻找清洁、可持续的能源成为了当今科学界和社会面临的重大挑战。
在众多的新能源研究领域中，聚变与受控热核反应无疑是最具潜力和前景的方向之一。
二、什么是聚变聚变，简单来说，就是将轻原子核结合在一起，形成较重的原子核，并在这个过程中释放出巨大的能量。
最常见的聚变反应是氢的同位素氘和氚聚变成氦，并释放出大量的能量。
在太阳内部，就是通过这种聚变反应持续不断地产生着巨大的能量。
太阳核心的温度高达 1500 万摄氏度，压力也极大，为氢原子核的聚变创造了条件。
但在地球上，要实现可控的聚变反应并非易事。
三、受控热核反应的原理受控热核反应的目标是在地球上创造出类似于太阳内部的条件，使聚变反应能够持续、稳定、可控地进行，从而为人类提供源源不断的能量。
实现受控热核反应的关键在于满足三个条件：高温、高密度和足够长的能量约束时间。
高温是为了让原子核具有足够的动能，能够克服彼此之间的库仑斥力而发生聚变；高密度则是为了增加原子核之间的碰撞概率；足够长的能量约束时间是为了让聚变反应能够持续进行，产生的能量大于维持反应所需的能量，从而实现能量的净输出。
目前，实现受控热核反应的主要途径有磁约束和惯性约束两种。
四、磁约束磁约束是利用磁场来约束高温等离子体，使其在一个特定的空间内进行聚变反应。
最具代表性的装置就是托卡马克（Tokamak）。
托卡马克装置中的磁场可以将等离子体约束在一个环形的空间内，使其与装置壁隔离，避免热量散失和杂质的混入。
通过不断加热等离子体，使其达到几千万甚至几亿摄氏度的高温，从而引发聚变反应。
然而，磁约束也面临着诸多挑战。
例如，如何维持稳定的磁场，如何解决等离子体的不稳定性，以及如何有效地加热等离子体等。
五、惯性约束惯性约束则是通过高功率的激光或粒子束在极短的时间内对燃料靶丸进行加热和压缩，使其瞬间达到高温、高密度的状态，从而引发聚变反应。
可控核聚变能源发展史
可控核聚变能源发展史
可控核聚变能源是一种旨在实现永久清洁能源的技术。
其发展历程可以追溯至20世纪50年代，当时科学家们开始了研究实现可控核聚变的尝试。
随着时间的推移，这项技术逐渐发展成为当今世界一个备受关注的领域。
在可控核聚变能源的发展历史中，有许多里程碑事件。
其中最重要的一项是1983年开始的国际热核聚变实验堆（ITER）计划。
此计划旨在建造一个可供研究和实验的大型核聚变反应堆，从而进一步推动技术的发展。
在过去几十年中，可控核聚变能源的研究取得了巨大的进展。
许多国家都加入了这一领域的研究和开发工作，包括美国、欧盟、日本、中国等。
这些国家团结合作，在研究和开发可控核聚变能源方面取得了一系列突破。
虽然可控核聚变能源的研究仍面临许多挑战，但人类已经取得了重要的进展，为实现清洁能源做出了不可磨灭的贡献。
随着技术不断进步，相信可控核聚变能源将会成为人类实现清洁能源的重要手段之一。
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我国研发出核聚变装置核心部件
我国研发出核聚变装置核心部件
无
【期刊名称】《军民两用技术与产品》
【年(卷),期】2009(000)003
【摘要】我国科学家在核聚变研究中取得重大科研进展，在国际技术保密的情况下．独立研发出了核聚变反应装置中的关键核心部件。
【总页数】0页(P7)
【作者】无
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TL631.24
【相关文献】
1.产综研开发出可降低SiC功率元件价格的高速CVD装置 [J], 蒋晓彬
2.我国研发出核聚变实验堆超导电缆导体 [J],
3.我国全超导托卡马克核聚变实验装置获重大突破 [J], 王波
4.我国全超导托卡马克核聚变实验装置获重大突破 [J],
5.我国全超导托卡马克核聚变实验装置获重大突破 [J],
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磁约束受控热核聚变研究中的物理问题课件
球马克装置的结构与原理
总结词
球马克装置是一种新型的磁约束受控热核聚变装置， 其具有更高的热核聚变效率和更短的启动时间。
详细描述
球马克装置主要由球形真空室、磁场线圈、加热系统 和控制系统等组成。在装置运行时，通过改变磁场线 圈的电流强度和方向，可以形成不同形状的磁场，从 而将等离子体约束在球形区域内。同时，通过加热系 统将等离子体加热至极高温度，最终实现热核聚变反 应。由于球形结构可以更好地减少热量损失和粒子逃 逸，因此球马克装置具有更高的热核聚变效率和更短 的启动时间。
利用新型超导材料和先进技术提高等离子体的约束性能和稳定性。
聚变能的商业化
通过不断优化聚变装置和提高聚变能产生，实现聚变能的商业化应 用。
可持续能源的未来
磁约束受控热核聚变被认为是未来可持续能源的重要方向之一，对 解决全球能源危机具有重要意义。
国际合作的必要性
共享技术和资源
通过国际合作，各国可以共享先进技术和资源，加速聚变能的研 究进程。
热核聚变反应的点火与燃烧过程
总结词
点火与燃烧过程是磁约束受控热核聚变中的关键环节，需要解决如何实现聚变反应的点火和稳定燃烧。
详细描述
点火涉及到将等离子体加热到足够高的温度，以引发聚变反应。而燃烧过程则需要维持反应的持续进行，并产生 足够的能量输出。研究点火与燃烧过程需要解决如何提高等离子体的温度和密度，优化磁场和加热功率等参数， 以达到理想的聚变能输出。
促进人才培养
国际合作有助于培养更多聚变能领域的人才，为未来的聚变能发展 提供人才保障。
推动全球可持续发展
解决全球能源危机是国际社会共同面临的挑战，国际合作有助于推 动全球可持续发展目标的实现。
THANKS FOR WATCHING
可控核聚变的研究及发展
可控核聚变的研究及发展核聚变是一种能源产生的方式，被认为是可持续且清洁的能源，因为它不会产生长期的高放射性废物，而且燃料丰富且广泛分布。
然而，要实现可控核聚变并将其应用于实际生产中仍面临许多挑战。
本文将探讨当前可控核聚变的研究和发展。
目前，可控核聚变的主要研究领域之一是聚变装置的设计和建造。
聚变装置的设计追求将高温等离子体稳定地保持在高能量状态，并实现核聚变的反应。
研究人员发展了不同的聚变装置，例如托卡马克、磁约束等离子体装置和惯性约束聚变装置等。
托卡马克是当前最常用的聚变装置，通过磁场提供稳定的约束力以保持等离子体稳定。
然而，聚变装置的设计和建造仍面临许多技术难题，例如如何控制等离子体的稳定性、如何处理高温和高能量状态下的装置材料等。
除了聚变装置的设计和建造，研究人员还在探索不同的聚变燃料和反应方式。
目前最常用的聚变燃料是氘和氚，这是两种可在实验室中获得的同位素。
然而，这些燃料的获取和加工仍面临许多挑战。
同时，研究人员还在探索其他的聚变燃料，例如氦-3和锂-6等。
此外，研究人员还在研究不同的反应方式，例如热核聚变和低温聚变。
在可控核聚变的研究和发展中，模拟和实验也是重要的工具。
通过数值模拟和实验验证，研究人员可以更好地了解核聚变的物理过程，并优化聚变装置的设计和操作。
目前，已经建立了许多聚变实验装置，例如国际热核聚变实验堆（ITER）。
这些实验装置在不同的参数和条件下进行实验，以验证核聚变的可行性并获得更多有关核聚变的实验数据。
除了研究可控核聚变的物理过程和核聚变装置的设计，研究人员还在努力解决核聚变中的工程挑战。
例如，如何更好地控制等离子体的稳定性和控制聚变反应的实时控制系统等。
这些工程挑战需要跨学科的合作和创新解决方案。
总结起来，可控核聚变的研究和发展非常重要，因为它被认为是可持续且清洁的能源之一、研究人员正在努力解决核聚变装置的设计和建造、聚变燃料和反应方式的研究、模拟和实验验证以及工程挑战等问题。
聚变能技术的应用和开发
聚变能技术的应用和开发随着世界能源消耗的不断增长以及能源短缺等问题的出现，人们不断寻找替代能源的技术和方法。
聚变能技术便是其中之一。
聚变能技术是指通过将两个轻核聚变为一个重核的过程，释放出极大的能量。
这种能源技术具有高效、清洁、安全等优点，目前已经成为国际上的一个热点研究领域。
本文将对聚变能技术的应用和开发进行讨论。
一、聚变能技术的基本原理聚变能技术是利用轻核（氢、氘等）在一定条件下，经过核反应聚变为较重的核素，释放出大量能量的一种能源形式。
这种现象是自然界中太阳等恒星的主要能源来源。
而人工聚变实验中，主要利用磁约束聚变、惯性约束聚变等方法来实现。
磁约束聚变是利用磁场将受热后的气体离子束紧缩在一个环形装置中，形成高温高密度的等离子体，从而实现核反应。
而惯性约束聚变则是利用激光或离子束等来产生高密度的等离子体，并放置在一个小于一毫米的空间内，从而实现核反应。
这两种方法都需要非常高的技术和能源支持，目前还未完全实现。
二、聚变能技术的优点聚变能技术具有许多优点：1.高效性：可以产生大量清洁能源，近乎无限，可以满足全球能源需求。
2. 环保性：与煤炭、石油等传统能源相比，聚变能技术产生的废气和放射性污染物少得多。
3. 安全性：聚变能技术不像核裂变时会产生核泄漏等问题，因此相对比较安全。
4. 无贡献性：聚变能技术不会产生二氧化碳等温室气体，对环境的影响非常小。
三、聚变能技术在实践中的应用目前，人工聚变技术还处于试验和研究阶段，已经建立了一些研究所和实验室，但是还没有商业化运作的例子。
这是因为聚变能技术需要很高的能源投入和技术支持，而且目前该技术的稳定性和可持续性也面临一定的挑战。
然而，聚变能技术在未来还有很广泛的应用前景：1. 电力发电：聚变能技术具有产生大量清洁能源的潜力，可以解决人类面临的能源短缺问题。
2. 飞行器推进系统：聚变能技术可以带来百倍的推动力，因此可以用来推动宇宙飞船等。
3. 半导体加工：聚变能产生的等离子体可以用于微观晶片的雕刻和提取等。
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。
以梦为马探核路 飞燕凌云逐金乌
以梦为马探核路飞燕凌云逐金乌作者：***来源：《科学中国人·下旬刊》2021年第10期自愛因斯坦提出质能关系E=mc2以来，人类已通过氢弹的成功证实了人工核聚变的可行性。
以此为开端，聚变能凭借其规模化、持久性、经济性和清洁性的特点，对其可控化利用成为各国科学家争相关注的热点之一。
在此过程中，激光驱动核聚变成为实现可控核聚变的重要途径。
“以实现激光核聚变为目标，从基本原理出发，对受控核聚变相关的前沿物理问题展开探索性研究，既着眼理论突破，又重视计算软件的开发，同时验证工程上的可行性，为真正清洁可持续的核能利用打下基础，并以自身学识培养年青一代。
”这是国防科技大学前沿交叉学科学院教授马燕云一直在做的事。
逐梦科大造“太阳”大抵每个热爱物理的孩子都有一个科学梦，马燕云也不例外。
1993年，怀揣梦想并矢志报国的他顺利进入国防科技大学应用物理系。
基于自身兴趣与学校的专业设置，年轻的马燕云将研究方向瞄准激光核聚变方向，从此与核聚变结下不解之缘。
据马燕云介绍，地球上的能源几乎都直接或间接地来源于太阳，而太阳的能量来源于其内部所发生的核聚变反应，目前人类已经可以实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。
除了重要的国防用途，核聚变更为重要的作用，在于为人类真正解决能源危机提供可能。
数十年来，全球科学家一直梦想着在实验室里实现太阳的聚变反应，以期获得取之不尽的清洁能源，而科学家实现聚变目标的装置也被称为“人造太阳”。
由于核聚变燃料可直接取自海水中富含的氘，如果每升海水中所蕴含的氘发生完全的聚变反应，就能产生相当于300升汽油燃烧时释放的能量。
以此推算，根据目前世界能源消耗水平和海水存量，聚变能可供人类使用100亿年。
“已知地球的寿命大约是50亿年，从这个角度来说的话，这种资源可以说是取之不尽、用之不竭的。
”马燕云解释道。
随之而来的问题便是，如何实现可控的核聚变，使之成为稳定的能源提供方式？关于可控核聚变的实现，苏联科学家N.巴索夫和中国科学家王淦昌先后独立提出了用激光照射在聚变燃料靶上实现受控热核聚变反应的构想，并开辟了实现受控热核聚变反应的新途径——激光核聚变。
安东聚变 可控核聚变
安东聚变可控核聚变安东聚变是一种可控核聚变技术，被广泛认为是未来清洁能源的希望。
聚变是一种将轻元素合并成重元素的核反应过程，其释放出的能量巨大且不产生有害的副产品。
在安东聚变中，使用氘和氚这两种氢的同位素作为燃料。
当这些氢同位素被加热到极高温度时，它们会形成等离子体，其中核聚变反应会发生。
通过激发这些氢同位素的高速运动，使它们克服库仑排斥力，从而让它们相互靠近并发生核聚变。
安东聚变的关键在于如何保持等离子体的稳定性，因为高温等离子体对容器壁的冲击力极大。
为了解决这个问题，科学家们设计了复杂的磁场结构，将等离子体离开容器壁，从而减少对容器的冲击力。
这种磁场结构被称为“托卡马克”，是安东聚变实验装置的核心。
通过控制等离子体的形状和运动，科学家们可以在聚变过程中保持稳定性。
他们利用强大的磁场控制等离子体的形状，使其保持在稳定的环形状，并通过调整磁场的方向和强度来控制等离子体的运动。
这种控制使得聚变反应能够持续进行，释放出持续的能量。
安东聚变的优点是可以提供清洁、可持续的能源来源。
燃料氢同位素可从海水中提取，且氢同位素资源非常丰富。
与传统的核裂变技术相比，聚变过程中不会产生长寿命的高放射性废物，因此聚变反应是非常安全的。
此外，聚变反应所释放的能量巨大，可以满足全球能源需求。
然而，安东聚变技术还面临许多挑战和难题。
目前，实现可控聚变的关键问题是如何保持等离子体的稳定性和高温度。
科学家们正在进行大量的研究和实验，以克服这些问题，并希望在不久的将来实现可控聚变的商业应用。
安东聚变是一种具有巨大潜力的可控核聚变技术。
通过控制等离子体的形状和运动，科学家们可以实现持续的聚变反应，从而释放出清洁、可持续的能量。
虽然目前还面临许多挑战，但安东聚变被认为是解决能源危机和减少环境污染的重要途径。
相信在不久的将来，安东聚变技术将为人类带来更加美好的未来。
核聚变技术的发展与应用
核聚变技术的发展与应用核聚变技术是一种新兴而又富有前景的能源技术，其基本原理是将轻元素在高温、高压、高密度的条件下完成聚变反应，从而释放出大量的能量。
与目前主流的核裂变技术不同，核聚变技术所采用的燃料是氢和氦等轻元素，可以实现“清洁、安全、高效、可持续”的能源生产方式。
本文将就核聚变技术的发展历程、原理及应用进行介绍。
一、核聚变技术的历史发展核聚变技术的研究起源于20世纪50年代，当时人类正处于石油资源的急剧消耗与环境污染的严重问题之中。
为了应对这一挑战，科学家们开始探索替代石油的新型能源。
在核聚变研究的初期阶段，主要是以民间组织和学术机构为主。
1955年，在日内瓦举行的联合国国际原子能机构创始会议上，19个国家的代表决定组建核聚变实验计划集团，联合开展核聚变研究，并称之为“每个国家的科学家团队”（ITER）。
进入20世纪70年代，随着氦-3路线、镁方法等各种核聚变技术的出现，核聚变研究取得了突破性进展。
1978年，欧洲共同体成员国决定在德国吉森市选址建造一个大型核聚变实验堆（JET）。
1991年，全球合作的大型国际核聚变实验堆（ITER）项目正式启动，在法国卡拉奇托（Cadarache）建立了ITER总部。
至此，核聚变技术已经由科学实验向大规模实用型研究转变，成为国际上备受关注的前沿技术之一。
二、核聚变技术的基本原理核聚变反应的基本原理是将两个轻核聚合为一个中等重核的过程，同时伴随着大量的能量释放。
核聚变技术所使用的燃料是常见的氢原子（或氘原子、氦元素），在高温、高密度、高压条件下，燃料中的氢核与联合以形成氦核。
当氢核在束缚球（Magnetic confinement）的控制下聚集时，便构成了强烈的等离子体，燃料的温度和压力也随之升高，从而出现核聚变反应。
燃料中的氢核在反应过程中会释放大量的能量，如能够有效利用便可以满足人们日益增长的能源需求。
三、核聚变技术的应用前景核聚变技术在目前的应用领域仍处于试验阶段，需要更加深入和广泛的研究才能实现商业应用。
让“人造太阳”绽放更耀眼光芒
让“人造太阳”绽放更耀眼光芒作者：谢更好来源：《科学中国人·上半月》2020年第11期人口规模持续增长，化石能源逐年缩减，未来人类将不得不面对能源短缺的巨大威胁。
那么，如何解除这个威胁呢？核聚变或许是一种“一劳永逸”的方法。
核聚变的原材料容易找，每一万个氢原子中就有一个是氘原子，每升海水中的氘聚變能够放出的能量，相当于燃烧300升汽油。
如果单纯根据地球海洋中氘资源总量估计，核聚变能可供人类使用数亿年，甚至数百亿年。
不过，人类要实现可控核聚变还面临许多重大的技术挑战。
为使可控核聚变从梦想变成现实，为让人类用上取之不尽、用之不竭的超级能源，世界各国的科学家们正在进行着不懈探索，东华理工大学核科学与工程学院教授张国书就是其中一位。
1987年从清华大学工程物理系反应堆专业毕业后，他一直从事聚变堆物理及核工程设计研究工作。
现在，作为中国“天环一号”（CAT-1）偶极场聚变实验大科学装置的项目负责人，他正为建造稳态运行的先进聚变堆探索一条新路径。
实现可控核聚变任重道远张国书介绍，因为太阳的原理就是核聚变反应，所以可控核聚变俗称“人造太阳”。
核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的放射性核废料，也不产生温室气体，基本不污染环境，所以核聚变能是一种清洁的超级能源。
自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变，这种反应在太阳上已经持续了50亿年。
虽如此，人们认识核聚变还是从氢弹爆炸开始的，正是从那时起科学家们就希望发明出一种装置，可以有效控制“氢弹爆炸”的过程，让能量持续稳定地输出。
然而，可控核聚变需要达到上亿摄氏度以上的温度，这个特点让科学家们一次次陷入绝望。
因为这个相当于太阳中心的温度，在人类社会中几乎没有实现它的技术。
而随着科技的发展，终于有了能够制造这种超高温的技术，如激光。
但是，更棘手的问题出现了，如此高的温度，能让世间一切材料化为灰烬。
用什么样的装置才能够将上亿摄氏度的物质约束在一处，使其能够持续不断地产生能量，以供人类利用呢？科学家们立刻想到了磁场，在上亿摄氏度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。
聚变能的研究和应用
聚变能的研究和应用聚变能是一种利用核反应产生能量的技术，也是世界范围内正在积极研究和发展的新型能源技术。
目前全球有多个国家和地区在进行聚变能研究，其中包括欧盟、中国、日本、韩国、俄罗斯等。
在聚变能的发展中，不仅仅是科学家和工程师在努力，政府和公司也在投入大量资金和资源进行支持和应用推广。
一、聚变能的原理及优势聚变能的原理是在极高的温度（亿级别）和压强下，将轻元素（如氢、氦等）融合成重元素，释放出巨大的能量。
与传统的核裂变能源不同，聚变能技术安全性高，环境污染小，不会产生核废料等问题，因此备受关注。
由于聚变能技术的安全性、环保性等优势，因此在全球的“能源转型”中被期望成为重要的替代能源之一。
而目前最有前景的聚变项目有ITER（欧洲），EAST、CFETR（中国），LHD（日本）等多个。
二、目前聚变能技术的挑战和进展在聚变能技术的研发过程中，较大的挑战是如何建造一个符合安全性、可控性、成本效益等标准的聚变反应堆。
目前主要的问题在于：1、如何将分布在反应室内的超高温等离子体控制在一个合适的位置;2、如何解决材料的损耗和辐照带来的长期稳定性问题;3、如何实现工程化的应用和产业化落地;4、如何实现其与其他能源之间的衔接等。
近年来，全球聚变研究中取得了重要进展。
例如，中国的“EAST”超导托卡马克实验装置世界上第一个成功控制1000秒的离子流。
日本的“LHD”固态氚放射性废料永久存储技术也获得了一些进展。
ITER项目也在进行中，预计将于2025年开始全部运行，科研工作者亦将在 ITER 上研究实验可控性、高热负荷及大规模迭代等问题。
三、聚变能技术在未来的应用前景聚变能技术的应用前景被广泛关注和期望，它可被视为解决能源短缺与环境污染问题等难点的传家宝。
未来聚变能技术的应用领域非常广泛：1、聚变能可为城市供应安全、环保、高效的电力，将优先应用于公用事业、地铁站、机场等领域，解决照明、电力和能源短缺问题。
2、聚变能技术可为精细化制造、石化、交通、国防等行业提供巨大的动力支持。
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
吴少波
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2018(000)020
【摘要】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.
【总页数】3页(P28-29,32)
【作者】吴少波
【作者单位】国家知识产权局专利审查协作江苏中心,江苏苏州 215000
【正文语种】中文
【中图分类】TL61
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受控热核聚变等离子体的进展
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蔡诗东;李银安
【期刊名称】《大自然探索》
【年(卷),期】1993(013)002
【摘要】受控热核聚变核能是一个理想的新能源,受控热核聚变的研究开发了一大批高科技领域,推动了高温等离子体物理学的发展。
因此,无论从实际应用角度或从纯学科研究角度考虑,聚变等离子体是意义十分明确的重大研究项目。
30多年来,很多国家都以此做为一个重大项目来抓,耗资巨大,虽然有时受国家经济状态的影响,投资强度时大时小,但无论哪个国家无论何时无论何人都肯定这是一个意义和目标均很明确的,且对国家经济有举足轻重影响的重大研究项目,是很多国家一直紧抓的项目,并成为整个国家(例如日本)要奋力实现的目标。
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辛豫
【期刊名称】《创新科技》
【年(卷),期】2005(000)003
【摘要】自从第一次石油危机以来，世界各国竞相发展节能技术，但是人类目前
可利用的能源资源毕竟有限，主要能源将在未来几十年至100多年的时间内枯竭。
今后几十年里，世界各国为争夺石油资源将不可避免发生国家间的冲突乃至战争，最近的伊拉克战争就是争夺石油资源最好的例子。
同时，传统能源还会带来环境问题。
如温室气体的增加可引起气候变化等。
【总页数】2页(P42-43)
【作者】辛豫
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】F426.2
【相关文献】
1.受控核聚变,"人造太阳"是世纪狂想吗? [J], 顾列铭
2.人造小太阳——受控核聚变 [J], 江向东
3.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
4.造个“太阳”给你看 [J], 太子;
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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聚变能和受控核聚变研究简史
江海燕
(合肥工业大学理学院安徽230009)
储德林
(解放军炮兵学院基础部物理教研室合肥230031)
一、聚变能)))未来人类的理想能源
能源、信息和材料作为社会进步的三大支柱,是现代社会赖以生存和发展的基本条件。
我国人口众多,能源需求旺盛,随着国民经济的发展,能源问题日益紧迫。
至本世纪中叶,要使我国成为中等发达国家,则需要建立约每年38~45亿吨标准煤、电力装机容量15亿千瓦或者更大些的能源体系。
在我国能源构成中,化石燃料所占份额极大,水力资源有限,其他如太阳能、风能、潮汐能、生物能等,只起到重要补充作用。
众所周知,化石燃料所造成的环境污染,化工原料的浪费以及运输能力的消耗等都不容忽视;太阳能、生物能虽然符合环保标准,但限于目前技术水平,尚不能提供大规模商业用电;其他能源受到天气状况,地理位置等条件制约,均无法彻底解决能源问题。
科学家早就认识到,要解决人类的能源问题,必须依靠大规模发展核能。
目前核能主要有两种形式:裂变能和聚变能。
同样,裂变能也存在资源匮乏以及环境污染等问题,其发展也只能是核能利用的中间阶段。
聚变能燃料取自海水中蕴藏量极高的氢同位素氘(每立方米海水中含有30克氘),1克氘完全燃烧可产生相当于8吨煤的能量。
因此聚变能源是取之不尽、用之不竭的符合国际环保标准的清洁能源,是人类解决未来能源问题的根本途径之一。
核聚变的理论依据是,两个轻核在一定条件下聚合生成一个较重核,同时伴有质量亏损,根据爱因斯坦的质能方程,聚变过程将会释放出巨大的能量。
反应条件是将一定密度的等离子体加热到足够高的温度,并且保持足够长的时间,使聚变反应得以进行。
由于核聚变等离子体温度极高(达上亿度),任何实物容器都无法承受如此高的温度,因此必须采用特殊的方法将高温等离子体约束住。
像太阳及其他恒星是靠巨大的引力约束住1000万~1500万摄氏度的等离子体来维持聚变反应,而地球上根本没有这么大的引力,只有通过把低密度的等离子体加热到更高的温度(1亿度以上),来引起聚变反应。
通过人工方法约束等离子体主要有两种途径,即惯性约束和磁约束。
惯性约束是利用高功率密度的激光束或其他粒子束将内含氘氚燃料的微丸在极短的时间内压缩聚爆达到极高的密度,同时将氘氚离子加热到热核聚变反应温度,并在向心聚爆形成的等离子体飞散以前(即利用等离子体向内运动的惯性)产生足够的聚变反应,获得能量增益。
磁约束是在一定的真空容器中,将氘氚燃料用特殊的加热方法加热到聚变反应温区(即1亿度以上)以点燃氘氚反应,利用特殊设计的/磁笼子0将这种高温等离子体稳定地约束在该真空容器内,使聚变反应能够稳定进行。
围绕这种/磁笼子0的设计和建造,人类已经走过了半个多世纪艰苦的历程。
二、受控核聚变研究历程
上世纪30年代,在英国剑桥的卡文迪什实验室进行了人类历史上第一次核聚变实验,结果可想而知,著名的物理学家卢瑟福于1933年宣布:从原子中寻找能源无异于痴心妄想!然而随着第二次世界大战的结束和曼哈顿计划(原子弹爆炸)的成功实施,人们对原子物理和核聚变的兴趣与日俱增。
1952年11月1日在西太平洋埃尼威托克岛秘密爆炸了一颗氢弹,爆炸中释放的巨大能量宣告人类终于成功地实现了核聚变。
欣喜之余,科学家们设想能否将爆炸中瞬间释放的巨大能量缓慢地释放出来,以用于和平利用核能的目的呢?事实上,科学家们一直在为受控核聚变努力着。
1951年阿根廷的科学家们声称实现了受控核聚变,尽管后来证明这个结论是错误的,但也为其他科学家提供了有益的经验。
这个时候,世界上许多国家都在秘密开展受控核聚变的相关研究。
美国的物理学家斯必泽在普林斯顿大学等离子体物理实验室建造了磁约束装置仿星器;物理学家詹姆士#塔克在洛斯阿拉莫斯国家实验室建造了磁场箍缩装置;爱德华#泰勒在劳伦斯利弗莫尔实验室把氢弹研究扩展到惯性约束研究。
在英国,聚变研究的大量工作是在大学里开展的,其中最主要的有位于哈维尔皇家学院的汤姆逊研究组和位于牛津大学的桑尼曼研究组,汤姆逊还发明了一项聚变堆专利。
1952年物理学家库辛和沃尔建造了小型等离子体环形箍缩装置,后来又建造了规模较大的实验装置ZE TA,ZE TA是一种稳定的环形箍缩装置,于1954年开始使用,到1958年停止。
ZETA
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为以后建造大型聚变实验装置提供了经验。
在前苏联,聚变研究也在有条不紊地开展,但都在高度保密状态下进行。
直到1956年冷战结束,前苏联领导人赫鲁晓夫访问英国,才促成了聚变研究逐步开展国际合作。
与赫鲁晓夫随行的库尔恰托夫院士作了一场报告/探索基于气体放电产生热核反应的可能性0,介绍了苏联的聚变研究情况;英国科学家也报告了ZE TA装置的实验进展。
由于聚变反应的实现条件非常苛刻,不是一个国家的力量就能实现的,基于这样一个认识,终于在1958年日内瓦召开的国际原子能大会上通过了开展国际合作与交流的决定。
此后几年,聚变研究进展非常缓慢。
几乎在10年后,即1968年,在苏联的新西伯利亚召开的第三次国际等离子体物理和受控热核聚变会议上,苏联物理学家塔姆和萨哈罗夫报告在托卡马克装置T-3上获得了非常好的等离子体参数。
消息传来,聚变界深受鼓舞,但同时也有人表示怀疑。
这里还有一段广为流传的佳话。
1969年,在征得塔姆等人同意后,英国卡拉姆实验室主任亲自携带最先进的激光散射设备重新测量了T-3上的电子温度,结果发现测得的温度比塔姆等人报告的温度还要高!自那以后,托卡马克在聚变研究中脱颖而出,成为磁约束聚变的主要研究平台,世界范围内也掀起了托卡马克研究热潮。
美国首先把当时最大的仿星器改装成托卡马克,并很快投入运行,获得了跟T-3类似的结果。
这期间世界上建造了许多托卡马克装置,如美国普林斯顿大学的A TC、橡树岭国家实验室的ORMAK、麻省理工学院的Alcator、英国的Cleo、法国的TFR-400、西德的Pulsator、日本的JF T-2等。
这批装置一般称为第一代托卡马克。
在此基础上,紧接着又建造了规模较大的第二代托卡马克装置,典型的有美国普林斯顿大学的PLT,苏联的T-10,美国通用原子能机构的Doublet,西德伽兴的ASDE X。
这批装置在70年代中期先后投入运行,并获得重要进展。
为了研究接近聚变点火条件的高温等离子体性质,开始设计第三代托卡马克装置。
这就是美国的TFTR、欧洲的JET、日本的J T-60和苏联的T-15。
前三个装置已分别于1982年、1983年和1985年投入运行,取得非常显著的成果。
1991年11月9日,在JE T装置上首次获得了117MW的受控聚变能;接着,1993年在TFTR装置上通过氘氚等离子体燃烧获得了10MW的聚变能;1997年,JE T装置获得16MW聚变能,为当前世界最高纪录。
我国开展核聚变研究最早可追溯到20世纪50年代中期,主要有两大研究基地:核工业西南物理研究院(成都)和中科院等离子体物理研究所(合肥)。
70年代左右,中科院物理所的C T-6和中科院等离子体所的HT-6B、H T-6M等小型托卡马克装置对放电物理等课题进行了研究。
1984年,中国环流器一号(HL-1)投入运行;1992年,HL-1改造成HL-1M;1994年,中科院等离子体所成功研制H T-7超导托卡马克,使我国成为继法、日、俄之后第四个具有超导托卡马克装置的国家。
2002年中国环流器二号A装置(HL-2A)在成都核工业西南物理研究院建成并投入运行。
目前,中科院等离子体所主建的世界第一座具有偏滤器位形的全超导托卡马克装置EAST,将于2005年建成。
HL-2A主要研究强功率加热和高密度区物理,E AST 主要研究长脉冲物理。
随着HL-2A和E AST这两个大型托卡马克实验装置的先后建成并投入运行,中国将在国际核聚变领域占有越来越重要的地位!
为开展燃烧等离子体实验,给未来演示堆提供经验,1985年,在美国、苏联倡议下,由美国、日本、苏联及欧共体共同设计建造国际热核实验反应堆即I TER (International Thermonuclear Experiment Reactor),其目标是验证氘氚等离子体自持燃烧的科学可行性及聚变反应堆建造的工程可行性。
迄今为止,I TER计划已完成概念设计C DA和工程设计EDA,进入选址建造阶段,目前主要是法国和日本两个国家在激烈竞争。
进入21世纪,中国和韩国也加入到I TER国际组织,使得聚变研究的国际合作得到进一步加强。
能源是维持人类社会可持续发展的动力。
为获得取之不尽,用之不竭的清洁能源,受控热核聚变研究激起数代科学家的无限遐思和不懈追求。
从20世纪50年代前苏联、美国、英国等少数几个核大国的秘密研究到50年代末的解密,再到60年代后很多国家参与受控聚变的研究,从开始以小型脉冲放电装置到具有大型磁体的实验装置研究,对许多设想都进行了原理性的探索,现在集中到以托卡马克为主的装置研究上。
经过半个多世纪的艰苦探索,受控热核聚变研究取得了令人瞩目的成就,其科学性及可行性均已得到证实。
跨入新世纪,在更加广泛的国际合作背景下,随着世界上第一座试验性聚变反应堆的不久建成,受控热核聚变的成功已是曙光初现,有理由相信聚变能将会最终造福全人类,在人类科学史、技术史和文明史上写下极其光辉灿烂的华彩篇章!
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#现代物理知识。