用加速器加速宏觀輕微帶電微粒獲取聚變能源的可能性-核工業(yè)-展示頁(yè)
2025-07-07 10:03本頁(yè)面
【正文】 點(diǎn)，比如：總注入能量很高，很容易達(dá)到數(shù)十MJ；重復(fù)頻率高，很容易達(dá)到每秒5到10次；加速器的能量轉(zhuǎn)換效率高，能達(dá)到30%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激光器的效率；可靠性好，現(xiàn)有的加速器已經(jīng)證明了，加速器能以較高的使用率連續(xù)工作10年以上；還有就是不需要非?？拷圩儼l(fā)生區(qū)、容易損耗的復(fù)雜部件，這對(duì)發(fā)電廠的持續(xù)性是非常重要的。對(duì)于慣性約束來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)聚變的關(guān)鍵在于，要在足夠短的時(shí)間內(nèi)以足夠的密度對(duì)聚變材料注入足夠的能量，當(dāng)然還要能維持一定的約束時(shí)間。盡管如此，還是有人試圖利用精巧的設(shè)計(jì)做出簡(jiǎn)單的聚變裝置，如Migma方案 Bogdan C. Maglich, The Migma principle of controlled fusion, Nuclear Instruments and Methods III (1973), p 213235，但最后證明是行不通的 Fundamental Limitations on Plasma Fusion Systems Not in Thermodynamic Equilibrium, MIT Department of Electrical Engineering and Computer Science, June 1995。原因眾所周知，核聚變反應(yīng)截面太小。工程的復(fù)雜性和巨額費(fèi)用又帶來(lái)了嚴(yán)重的維護(hù)問(wèn)題。慣性約束，雖然是一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)研究方向，但作為大規(guī)模清潔聚變能量的來(lái)源，還是存在產(chǎn)生能量總量太低（激光，重離子束聚變），重復(fù)頻率低（激光，Zpinch），裝置被消耗的部分過(guò)多(重離子，Zpinch)等很難克服的缺點(diǎn)。二、主流聚變方案及其挑戰(zhàn)現(xiàn)行的主流聚變方案分為慣性約束和磁約束兩類(lèi)。在現(xiàn)階段，如果我們能夠大規(guī)模經(jīng)濟(jì)地獲得聚變能源，世界面臨的許多重大問(wèn)題將迎刃而解。而如果掌握了取之不盡用之不竭的聚變能源，我們將有機(jī)會(huì)逃過(guò)這種世界末日之劫。當(dāng)前人類(lèi)社會(huì)面臨的重大問(wèn)題，發(fā)展，能源，環(huán)境，世界和平，都與能源直接相關(guān)，可是現(xiàn)在傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，以太陽(yáng)能，風(fēng)能，生物質(zhì)能等為代表的綠色新能源雖然理論上能滿足人類(lèi)生存和發(fā)展的需要，但是只有它們顯然是不夠的。關(guān)鍵詞：加速器，聚變，離子束一、引言能源是人類(lèi)生存的條件，是人類(lèi)發(fā)展的動(dòng)力。直接聚變方案及其可行性雷奕安，劉健，管曉寅，王直軒，陳超，張樺森北京大學(xué)物理學(xué)院，100871摘要本文提出了用加速器加速宏觀帶電微粒，讓微粒能量達(dá)到2MJ以上，轟擊固定靶，以引發(fā)聚變的方案，即直接聚變方案。由于沒(méi)有充分的理論和實(shí)驗(yàn)支持，我們分析了方案中可能存在的各種基本物理問(wèn)題，對(duì)一些基本過(guò)程和物理量進(jìn)行了估算，探討了該方案的可行性，并比較了該方案與主流聚變方案的優(yōu)勢(shì)及其可行性問(wèn)題。人類(lèi)社會(huì)發(fā)展到現(xiàn)在，最明顯地特征和趨勢(shì)之一就是無(wú)休止的加速的對(duì)能源的需求。比如如果世界氣候發(fā)生大范圍的災(zāi)害性變化，人類(lèi)很可能只能束手待斃。在這種特定條件下，其它任何一種能源都是不可靠的。然而，雖然人類(lèi)發(fā)現(xiàn)聚變已經(jīng)上百年了，大規(guī)模聚變裝置的出現(xiàn)也已經(jīng)過(guò)了50多年，但能夠有效利用聚變能量的受控核聚變卻還相當(dāng)遙遠(yuǎn) New Scientist editorial, 3 June 2006, p. 3。作為聚變能源的來(lái)源，也是現(xiàn)在世界主要國(guó)家和機(jī)構(gòu)的選擇，大家更看好磁約束聚變方案?？墒?，磁
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