發(fā)布時(shí)間：2021-05-31 18:03

　　托卡馬克磁約束核聚變被認(rèn)為是最有可能讓人類實(shí)現(xiàn)和平利用核聚變能的一種方式。對(duì)于未來(lái)托卡馬克裝置而言,如何將聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的能量安全有效地排出將是一個(gè)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(shì)必承受著巨大的熱負(fù)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(jí)成了更為耐熱腐蝕的鎢材料,但對(duì)于未來(lái)反應(yīng)堆而言,其偏濾器靶板所承受的來(lái)自聚變反應(yīng)的熱流將遠(yuǎn)比當(dāng)前正在運(yùn)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(duì)靶板材料的腐蝕是無(wú)法避免的,因此能否解決偏濾器靶板的熱負(fù)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(lái)前景。目前來(lái)說,解決偏濾器靶板熱負(fù)荷的方式主要有幾種。第一種方式是通過注入雜質(zhì)來(lái)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(huì)影響到等離子體芯部的約束性能,因?yàn)榭赡軙?huì)有少量的雜質(zhì)粒子進(jìn)入芯部,從而增加了芯部的輻射而導(dǎo)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(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：150 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(yīng)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(dá)式中的ｎ代表中子。這幾類核聚變反應(yīng)的產(chǎn)物與所釋放的能量各??不相同，發(fā)生核反應(yīng)的反應(yīng)截面也各不相同。反應(yīng)截面是表征反應(yīng)物之間發(fā)生??核反應(yīng)的概率大小的物理量。圖１．２展示了幾類常見核反應(yīng)的反應(yīng)截面與粒子能??量關(guān)系曲線圖丨３］�？梢钥吹剑熬圩兊姆磻�(yīng)截面相對(duì)來(lái)說是最大且閾值能量??是最小的，因而也是最有希望被應(yīng)用于未來(lái)聚變反應(yīng)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(yīng)的反應(yīng)截面與粒子能量關(guān)系曲線圖［３］??盡管早在上世紀(jì)五十年代，以核聚變?yōu)榛A(chǔ)的熱核武器就被世界各大國(guó)爭(zhēng)??相研發(fā)出來(lái)，然而熱核武器中的核聚變反應(yīng)是不受控制的。由于核聚變反應(yīng)的??條件嚴(yán)苛，需要在極高的溫度下才能發(fā)生，因而時(shí)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(shí)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(dòng)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(chǎng)線圈以及固定的縱場(chǎng)線圈來(lái)約束內(nèi)??部等離子體的［８］。因?yàn)槠洳⒉恍枰ㄟ^自身等離子體的電流所產(chǎn)生的極向場(chǎng)來(lái)??對(duì)等離子體本身進(jìn)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(yùn)??行，因此可以避免很多由等離子體電流分布因素而帶來(lái)的一系列不穩(wěn)定性。該??類裝置在螺旋繞組以及外部磁場(chǎng)線圈等部件合理精細(xì)安裝的情況下可以相對(duì)容??易地對(duì)等離子體進(jìn)行約束控制。我國(guó)目前在仿星器研究方面還處于空白階段，??南華大學(xué)目前正在洽談引進(jìn)一個(gè)來(lái)自澳大利亞的仿星器裝置，相信這將打開我??國(guó)在仿星器研究領(lǐng)域的新篇章。??圖１．３德國(guó)Ｗｅｎｄｅｌｓｔｅｉｎ７－Ｘ仿星器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖??相對(duì)于仿星器裝置的復(fù)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(shè)計(jì)與建造上相對(duì)簡(jiǎn)單，建造成本相對(duì)較低而成為了全世界磁約束??核聚變研究的焦點(diǎn)。托卡馬克裝置對(duì)于磁場(chǎng)控制的要求相對(duì)簡(jiǎn)單，并且可以較??容易地獲得穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖等離子體放電，因而被聚變界普遍認(rèn)為是最有可能實(shí)現(xiàn)??人類和平利用核聚變能的聚變方式。目前我國(guó)參與的最大的國(guó)際科技研究合作??項(xiàng)目－國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ＩＴＥＲ）計(jì)劃即是基于托卡馬克磁約束聚變的跨國(guó)聚??變研宄合作項(xiàng)目［９］。??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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