托卡馬克磁約束核聚變被認為是最有可能讓人類實現(xiàn)和平利用核聚變能的一種方式。對于未來托卡馬克裝置而言,如何將聚變反應所產(chǎn)生的能量安全有效地排出將是一個巨大的挑戰(zhàn)。偏濾器作為托卡馬克裝置中主要的熱沉積部件,勢必承受著巨大的熱負荷。盡管目前包括EAST在內(nèi)的很多托卡馬克裝置都相繼把偏濾器靶板材料由碳材料升級成了更為耐熱腐蝕的鎢材料,但對于未來反應堆而言,其偏濾器靶板所承受的來自聚變反應的熱流將遠比當前正在運行中的托卡馬克的偏濾器所承受的熱流要高。大量高溫等離子體沉積到偏濾器靶板上對靶板材料的腐蝕是無法避免的,因此能否解決偏濾器靶板的熱負荷過大問題將在一定程度上決定著托卡馬克磁約束聚變的未來前景。目前來說,解決偏濾器靶板熱負荷的方式主要有幾種。第一種方式是通過注入雜質(zhì)來增加刮削層（SOL）以及偏濾器區(qū)域的輻射。通過輻射的方式使得大量能量能夠更均勻地分布于第一壁和偏濾器靶板從而降低了打擊到偏濾器靶板的熱流。然而這種方式可能會影響到等離子體芯部的約束性能,因為可能會有少量的雜質(zhì)粒子進入芯部,從而增加了芯部的輻射而導致芯部約束性能降低。另一種方式就是通過增加刮削層粒子流和熱流打擊到偏濾器靶板的接觸面... 

【文章來源】：中國科學技術(shù)大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１不同核素的平均結(jié)合能分布曲線［２］??盡管目前核裂變技術(shù)己經(jīng)非常成熟并且被廣泛應用于各類核電站中，但核??

?第１章緒?論???Ｄ?＋?Ｔ?—＞？?４Ｈｅ?（３．５２?ＭｅＶ）?＋?ｎ?（１４．０６?ＭｅＶ）??Ｄ?＋?３Ｈｅ?—？?４Ｈｅ?（３．６?ＭｅＶ）?＋?Ｈ?（１４．７?ＭｅＶ）??上述表達式中的ｎ代表中子。這幾類核聚變反應的產(chǎn)物與所釋放的能量各??不相同，發(fā)生核反應的反應截面也各不相同。反應截面是表征反應物之間發(fā)生??核反應的概率大小的物理量。圖１．２展示了幾類常見核反應的反應截面與粒子能??量關(guān)系曲線圖丨３］�？梢钥吹�，氘氚聚變的反應截面相對來說是最大且閾值能量??是最小的，因而也是最有希望被應用于未來聚變反應堆的核聚變方式。??［Ｉ?［?ｆ?１?Ｔ?￣?Ｉ??５?ｉ〇２?＾＾＝＝＝＝＝＝?＝＝＝＝＝＝??匕戀＿１：＿麵圓??；一￣ｒ：三三三三ＥＥｉ＾ＥＥＥ：?ｐ－ｐ??＝＝±￡?：３＝３／：：Ｅ＾：：：ｔ：＝＝ｔ—ｄ－ｔ??７?Ｔｒ?７?ｊ?了?一〇－ｈ？３??＝?Ｅ＾ｉｐＥ｜Ｅ－：：＾＾ＥＥ－＝＾ｐ．Ｂｎ??．－ｎｉｉｉｙ—丨＃??°?１?１０?１００?１０００?１０，０００??Ｉｎｃｉｄｅｎｔ?Ｐａｒｔｉｄ？?Ｋｉｎｅｔｉｃ?Ｅｎｅｒｇｙ?（ｋｅＶ）??圖１．２幾類基本核聚變反應的反應截面與粒子能量關(guān)系曲線圖［３］??盡管早在上世紀五十年代，以核聚變?yōu)榛A的熱核武器就被世界各大國爭??相研發(fā)出來，然而熱核武器中的核聚變反應是不受控制的。由于核聚變反應的??條件嚴苛，需要在極高的溫度下才能發(fā)生，因而時至今日受控核聚變技術(shù)仍然??沒有被人類完全掌握。目前最有希望實現(xiàn)受控核聚變的方式主要有兩種，即慣??性約束核聚變與磁約束核聚變。慣性約束核聚變是通過驅(qū)動器提供能量使靶丸??３??

?第１章緒?論???產(chǎn)生，并且該裝置完全是通過外加的極向場線圈以及固定的縱場線圈來約束內(nèi)??部等離子體的［８］。因為其并不需要通過自身等離子體的電流所產(chǎn)生的極向場來??對等離子體本身進行約束，所以該裝置可以在不產(chǎn)生等離子體電流的情況下運??行，因此可以避免很多由等離子體電流分布因素而帶來的一系列不穩(wěn)定性。該??類裝置在螺旋繞組以及外部磁場線圈等部件合理精細安裝的情況下可以相對容??易地對等離子體進行約束控制。我國目前在仿星器研究方面還處于空白階段，??南華大學目前正在洽談引進一個來自澳大利亞的仿星器裝置，相信這將打開我??國在仿星器研究領(lǐng)域的新篇章。??圖１．３德國Ｗｅｎｄｅｌｓｔｅｉｎ７－Ｘ仿星器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖??相對于仿星器裝置的復雜結(jié)構(gòu)而言，另一類磁約束核聚變裝置托卡馬克，??因其在工程設計與建造上相對簡單，建造成本相對較低而成為了全世界磁約束??核聚變研究的焦點。托卡馬克裝置對于磁場控制的要求相對簡單，并且可以較??容易地獲得穩(wěn)態(tài)長脈沖等離子體放電，因而被聚變界普遍認為是最有可能實現(xiàn)??人類和平利用核聚變能的聚變方式。目前我國參與的最大的國際科技研究合作??項目－國際熱核聚變實驗堆（ＩＴＥＲ）計劃即是基于托卡馬克磁約束聚變的跨國聚??變研宄合作項目［９］。??５??

【參考文獻】：
期刊論文
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