第四章：核聚變高溫等離子體應(yīng)用-免費(fèi)閱讀
【正文】 快點(diǎn)火方案 : 可以是直接或間接驅(qū)動(dòng) ,在聚變?nèi)剂媳痪鶆驂嚎s到最大密度時(shí) ,將 一束超短脈沖強(qiáng)激光聚焦在靶丸表面 ,在靶丸表面等離子體的臨界密 度面上”打洞” ,并將臨界密度面壓向靶心 ,在這過程中 ,產(chǎn)生大量高能量 的超熱電子 ,穿過臨界密度面 ,射入高密度核 ,實(shí)現(xiàn)快速點(diǎn)火 . 中國神光計(jì)劃 1980 2030年從神光 1號(hào) ,2號(hào)到 3號(hào) ,中國工程物理研究院 (綿陽 ) 核聚變技術(shù)推動(dòng)了一系列科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 .在航天 ,國防工業(yè)上潛在應(yīng)用 價(jià)值 .如大功率激光器 ,大功率微波 ,強(qiáng)流粒子束 ,低溫超導(dǎo) ….. 常溫聚變?cè)囼?yàn) :(附 ) 1989年 3月英國教授弗萊希曼和美國教授龐斯宣布 :他們 應(yīng)用電化學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)室溫核聚變 . 實(shí)驗(yàn)很簡單 ,但重復(fù)性差 : 在 15厘米高試管中 ,裝滿含有氘的重水 (D2O ) 27度。 兩種聚變共同點(diǎn)： 都要求高達(dá)一億度的反應(yīng)溫度。照射均勻 性要求較低，但需更強(qiáng)激光。 為防粒子從一定角度逃逸，磁約束聚變堆設(shè)計(jì)成環(huán)形。此處的磁場(chǎng) B還有一個(gè)不大的徑向分量， 它使帶電粒子受到一指向右邊的力，從而使帶電粒子邊回旋邊向右面移動(dòng)， 進(jìn)入較弱磁場(chǎng)區(qū)。 歐 ,美磁約束核聚變裝置使用氘氚 混合燃料獲得過上億度的等離子體 且獲得上萬千瓦輸出 . 我國目前擁有兩臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置 。 廉價(jià)經(jīng)濟(jì) . 遠(yuǎn)期計(jì)劃 . ? 進(jìn)展 : ? 歐洲環(huán)形核聚變實(shí)驗(yàn) ,磁控反應(yīng)堆 .持續(xù)時(shí)間 2 分鐘 ,核心溫度 3億度 ,比太陽內(nèi)部溫度高 20 倍 . ? 2020年激光輸出功率已達(dá)到足以點(diǎn)燃核聚變 ? (慣性約束聚變 ) 1991年 11月歐洲 ,激光功率達(dá) 100萬億瓦 . 核聚變反應(yīng)堆 : 原料 : 氘在海水中藏量豐富 ,40萬億噸 .氚靠中子同鋰作用產(chǎn)生 .鋰藏量豐富 (陸地海水 ). 安全 :一旦某環(huán)節(jié)出問題 ,溫度下降 ,自動(dòng)中止 . 產(chǎn)物 :氦 ,無害 .不產(chǎn)生裂變電站長壽命高放射性廢物 . 聚變反應(yīng)產(chǎn)生的高能中子有 廣泛用途 ,產(chǎn)生氚及裂變用燃料 。水污染 。即需要巨大能量。正在研究中。 核燃料利用率高。開發(fā)階段 . .中子轟擊 . 裂變時(shí)放出中子 =鏈?zhǔn)椒磻?yīng) . :中子減速 .慢化劑 .調(diào)節(jié)中子速度 ,數(shù)量 . : 輻射污染 ,原料有限 .一般的反應(yīng)堆 ,99%燃料剩下 . ( 鈾 238 為主 ). 快中子增殖反應(yīng)堆 : 鈾 235 + 慢中子 =裂變 + 快中子 鈾 238 + 快中子 = 钚 239 钚 239 + 快中子 = 裂變 在開發(fā)試驗(yàn)中 .最早美國 . 可幾乎 100%利用鈾資源 . 總效率可達(dá) 6070% 中國不俄羅斯合作 .計(jì)劃 2020年幵網(wǎng)發(fā)電 . 2020年 5月 ,日本重啟 14年前因核泄漏事故停運(yùn)行的快 中子增殖反應(yīng)堆 . 幵宣布將不法國 ,美國合作開發(fā)快中子 增殖反應(yīng)堆 . 核聚變 ? 核聚變堆 : (等離子體 )氘氚聚變反應(yīng) ? 能量巨大 ,來源豐富 。?. 對(duì)氘 氚反應(yīng)而言 ,此常數(shù)為 2 10↑１４ . 卲 : 如果 n 為１０ ↑１４ ,則 穩(wěn)定時(shí)間至少需要２秒鐘 . 磁約束核聚變堆原理圖 : 磁場(chǎng)對(duì)等離子體作用 :一些基本概念 勻穩(wěn)磁場(chǎng) 。= 常數(shù) r = mv⊥ /qBo 半徑隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變小。 磁鏡約束 : 例： 地球磁場(chǎng)是一個(gè)天然的磁約束捕獲器，它使來的宇宙射線和太陽風(fēng) 中的帶電粒子在南北極之間震蕩。 (此圖是由Princeton Plasma Physics Laboratory提供。 激光能量在黑體輻射腔內(nèi)轉(zhuǎn)換成 X 射線轟擊靶件。, 約束時(shí)間須長達(dá)秒的量級(jí)。 。 磁約束： 密度 n 低得多， 10185。 2020年 10月進(jìn)行了亞臨界核爆試驗(yàn)， 192束激光， 1MJ 此裝置可用于 １ . 模擬核爆炸，研究核武器性能 ２ . 模擬超新星，黑洞邊界，恒星內(nèi)核環(huán)境。 這種磁約束結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡單，較易制造。 所以，粒子總是受到指向磁場(chǎng) 減弱方向的軸向力， 稱為 磁鏡效應(yīng)。/r = qV⊥ Bo 沿垂直方向 粒子動(dòng)能 = 189。?米內(nèi) . 反應(yīng)速率是溫度函數(shù) ,在溫度達(dá)數(shù)億度時(shí)有最大值 . 勞森判據(jù) : 自行維持反應(yīng)系統(tǒng)的條件 . 所供能量使燃料達(dá)到點(diǎn)火溫度 ,且具有實(shí)用性 ,必須使熱核反應(yīng)放出的能量 至少要和加熱燃料的能量相當(dāng) . 為達(dá)到這一目的 ,須保證核燃料有足夠的 密度 ,同時(shí) ,由于等離子體不易穩(wěn)定 ,須設(shè)法延長等離子體存在時(shí)間 . 也就是說 , 密度 n 增加 ,碰撞機(jī)
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