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    在托卡馬克裝置上的核聚變

    2017/1/17 15:08:25

    1991年11月9日,,歐共體的JET托卡馬克裝置成功地實現(xiàn)了核聚變史上第一次氘-氚運行實驗,在氘氚6比1的混合燃料中,,等離子體溫度達到3億攝氏度,,核聚變反應持續(xù)了2秒鐘,獲得的聚變輸出功率為0.17萬千瓦,,能量增益因子Q(即輸出能量與輸入能量之比,,Q大于1時,有增益能量輸出)值達0.11-0.12,。

    1993年12月9日和10日,,美國在TFTR裝置上使用氘、氚各50%的混合燃料,,使溫度達到3億至4億攝氏度,,兩次實驗釋放的聚變能分別為0.3萬千瓦和0.56萬千瓦,能量增益因子Q值達0.28。

    1997年9月22日,,聯(lián)合歐洲環(huán)JET又創(chuàng)造輸出功率為1.29萬千瓦的世界紀錄,,能量增益因子Q值達0.60,持續(xù)時間2秒,。

    1997年12月,,日本宣布,在JT-60上成功進行了氘-氘反應實驗,,換算到氘-氚反應,,Q值可以達到1.00。后來,,Q值又超過了1.25,,首次實現(xiàn)輸出能量大于輸入能量。

    近年來,,我國在受控核聚變研究上也取得長足進展,。2016年11月2日消息,中國科學院合肥物質科學研究院等離子體所承擔的國家大科學工程“人造太陽”實驗裝置EAST在第11輪物理實驗中再獲重大突破,,獲得超過60秒的穩(wěn)態(tài)高約束模等離子體放電,。EAST因此成為世界首個實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模運行持續(xù)時間達到分鐘量級的托卡馬克核聚變實驗裝置。

    ITER計劃值得期待

    1985年,,時任美國總統(tǒng)里根和蘇聯(lián)領導人戈爾巴喬夫,,在一次首腦會議上倡議開展一個核聚變研究的國際合作計劃。1987年春,,國際原子能機構總干事邀請歐共體,、日本、美國和加拿大,、蘇聯(lián)的代表在維也納開會,,討論加強核聚變研究的國際合作問題,并達成了協(xié)議,,四方合作設計建造國際熱核實驗堆,。

    1998年,美國退出ITER計劃,。我國從2003年正式加入ITER計劃談判,。同期,美國重返ITER計劃,。直到2007年,,由中、歐,、日,、韓、俄、美6方組成的ITER國際組織正式成立(印度后來加入),。

    ITER設計總聚變功率將達到50萬千瓦,是一個電站規(guī)模的實驗反應堆,。其作用和任務是,,用具有電站規(guī)模的實驗堆證明氘氚等離子體的受控點火和持續(xù)燃燒,驗證聚變反應堆系統(tǒng)的工程可行性,,綜合測試聚變發(fā)電所需的高熱流與核部件,,實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)運行。

    ITER場址設在法國南部�,?怂挂员钡目ㄟ_哈什,。2008年,ITER裝置進入實地建造階段,。它占地180公頃,,共由39棟建筑組成,實驗堆主體直徑28米,,高30米,,聚變功率相當于50萬千瓦電站的核反應堆。按當前計劃,,ITER裝置預計2019年基本建成,,預計2027年開展氘氚聚變實驗。

    國際核聚變界對ITER計劃及其后聚變能源發(fā)展比較普遍的看法是,,建造和運行ITER的科學和工程技術基礎已經具備,;再經過示范堆、商業(yè)聚變核電站(商用堆)兩個階段,,聚變能商業(yè)化將在本世紀中葉或者稍晚實現(xiàn),。

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