第四章：核聚變高溫等離子體應(yīng)用-文庫吧資料
2024-10-20 04:34本頁面
【正文】 ,產(chǎn)生的磁場對等離子體有箍縮效應(yīng) . +變壓器原理 見圖 . 原線圈通過一開關(guān)與一組高壓電容器相連 . 環(huán)形反應(yīng)室作為變壓器的副線圈 . 反應(yīng)室里充入等離子體核燃料 .合上開關(guān) ,充了電的電容向 原線圈放電 ,產(chǎn)生強(qiáng)脈沖 電流 ,同時(shí)反應(yīng)室內(nèi)的等離子體中感應(yīng)出更強(qiáng)大的電流 .這個(gè)電流將對等離子體自身 產(chǎn)生箍縮壓力 ,從而使等離子體被約束在一個(gè)環(huán)內(nèi) . 同時(shí) ,由于強(qiáng)大的電流通過等離子體起了加熱的作用 ,使溫度上升 . 等離子體受箍縮變細(xì) ,但不穩(wěn)定 ,磁場分布也不均勻 . 3. 兩者結(jié)合 , 即在環(huán)形箍縮裝置中的環(huán)形反應(yīng)器外面繞上線圈 ,并通以電流 . 它產(chǎn)生 軸向磁場 B2. 見圖 . 疊加后形成總磁場 B. 理論和實(shí)驗(yàn)均證明約束效果好。兩端磁力線強(qiáng) , 中間弱，形成磁瓶，約束粒子。 磁鏡約束 : 例： 地球磁場是一個(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。 所以，粒子總是受到指向磁場 減弱方向的軸向力， 稱為 磁鏡效應(yīng)。 P2 點(diǎn)位置，由于這里磁場較弱，回旋半徑增大，磁場 B 沒有徑向分量，粒子不再獲得向右加速 ，但由于粒子具有向右的速度，它能 繼續(xù)向右運(yùn)動，從而進(jìn)入右邊較強(qiáng)的磁場區(qū)。 (洛倫茲力 ) 假設(shè)一帶正電的粒子以垂直于紙面向里的速度 v進(jìn)入，在 P1點(diǎn)處，由于 B 的 軸向分量，使帶電粒子作圓周運(yùn)動。= 常數(shù) r = mv⊥ /qBo 半徑隨磁場強(qiáng)度變小。/r = qV⊥ Bo 沿垂直方向 粒子動能 = 189。合肥 , 全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克 ,已兩次 成功放電 . 成都 ,中國環(huán)流器 2號 , 2020年獲得等離子體電子溫度 5500萬度 . 均勻磁場中 : 帶電粒子繞磁力線作螺旋運(yùn)動 . 沿 B方向 V不變 , dV平行 /dt =0.(或等于常數(shù)）。 3. 等離子體的不穩(wěn)定性 環(huán)形托卡馬克聚變堆進(jìn)展 。?. 對氘 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 : 磁場對等離子體作用 :一些基本概念 勻穩(wěn)磁場 。?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)會多 ,反應(yīng)更充分 ,而穩(wěn)定時(shí)間長 ,反應(yīng)才可能充分 . ∴ n(離子數(shù)密度 ) ?(穩(wěn)定時(shí)間 ) ≧ 常數(shù) . ? 溫度 ≈１０ ↑ 8 176。處理長壽命高放廢物 . 聚變原理 : 第一步 :使燃料處于等離子體狀態(tài) ,充分電離 ,溫度足夠高 ,電子 逸出 ,原子核才可能克服斥力聚合在一起 .如果同時(shí)有足夠密度 ,及足夠長的熱能 約束時(shí)間 ,聚變反應(yīng)就可穩(wěn)定 ,持續(xù)運(yùn)行 . 目前兩種研究方案 : 磁約束 。 ? 安全可靠 。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 。江蘇連云港田灣 ,雙層殼 ,已商業(yè)運(yùn)行 。臭氧層空洞 。劇烈天氣變化 ,酸雨 。 核燃料利用率高。 核子在結(jié)合成原子核時(shí) ,由于有核力的作用 ,必須釋放一定能量 ∴ 原子 核的質(zhì)量跟組成它的核子的質(zhì)量比要小一些 . 原子核結(jié)合能不組成該原子核的核子數(shù)之比 稱為原子核核子的平均結(jié)合能 卲一般說的核能 (原子能 ). 核子 =質(zhì)子和中子的統(tǒng)稱 . 核子在結(jié)合成原子核時(shí) 由于有強(qiáng)大的核力作用 ,必須釋放一定能量
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