聚变研究概况

时间:2006年06月13日 字体:  

  核聚变能是一种安全、几乎不产生放射性物质、原料成本低廉的能源,是人类未来能源的希望。但是,要实现受控核聚变难度非常大。关于“聚变能成为一种能源方式”,乐观估计是50年以后。

  目前,聚变研究集中在磁约束聚变和惯性约束聚变两种方式。惯性约束是利用超高强度的激光在极短的时间内辐照靶板来产生聚变。磁约束是利用强磁场可以很好地约束带电粒子这个特性,构造一个特殊的磁容器,建成聚变反应堆,在其中将聚变材料加热至数亿摄氏度高温,实现聚变反应。20世纪下半叶,聚变能的研究取得了重大的进展,磁约束研究大大领先于其他途径。磁约束聚变研究分为六个阶段,即①原理性研究阶段;②规模实验阶段;③点火装置实验阶段(氛氟燃烧实验);④反应堆工程物理实验阶段;⑤示范反应堆阶段;⑥商业化反应堆阶段。目前正在进行的是第三阶段,酝酿向第四阶段过渡。惯性约束聚变要经历点火演示、高增益演示、工程演示和商业化演示四个阶段,目前的研究主要集中在驱动器的研制和靶物理,为点火做准备。

  在过去半个多世纪的聚变研究中,高温聚变等离子体、等离子体技术得到了长足发展。这些研究成果对等离子体科学与技术的发展也产生了影响。多种副产品在许多重要方面影响我们的日常生活。例如,超导磁体技术的发展、微波技术包括微波脉冲雷达、精密激光切割、等离子体加工、计算机芯片以及生物医学应用等,都与等离子体技术有关。聚变技术研究与发展中导致的许多创新概念,如对材料辐照效应的基本认识,在合金设计中结构与材料的相互关系,材料在空气和蒸汽中的挥发、融化及其所产生的等离子体的辐射冷却、凝结和再沉淀等,促进了对材料科学与工程的进步。

  自聚变研究早期以来,国际合作一直是聚变研究的标志,聚变技术方面更是互通有无。事实上,聚变技术的研究与开发是最体现合作精神的国际合作。保持和加强国际合作是人类最终取得核聚变突破必不可少的因素。

  我国于20世纪50年代中期开始进行核聚变研究。核工业西南物理研究院是我国最早从事受控核聚变研究的单位,其研究成果一直处于国内领先地位,并取得了一批具有特色的达到国际先进水平的实验成果。1984年建成的中国环流器一号和1994年建成的中国环流器新一号两个中型托卡马克装置及其实验研究成果,处于国际上同类型、同规模装置的先进行列,代表了当时我国磁约束聚变实验研究水平,其研究成果得到世界核聚变界的关注和肯定,为我国在国际核聚变研究领域赢得了一席之地。2002年,该院又成功地建成了我国第一个带有偏滤器位形的托卡马克装置中国环流器二号A装置,标志着我国进入世界受控核聚变大国的行列。它的诞生为我国核聚变能源开发奠定了新的物质和技术基础。

 
 
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