可控核聚变需高能磁场约束!产生的能量会高于它的消耗吗?

时间:2019-06-26 07:00:01 来源:FX168财经网? 当前位置:峰哥悄悄话 > 插花 > 手机阅读

我们所熟悉的可控核聚变实现方式有两种,一种是国际热核聚变装置ITER支持的磁约束核聚变,另一种是各国自行研究方向的惯性约束核聚变!两种从原理上来看有很大的区别,但都需要输入大量的能量作为可控核聚变的基础都是完全一致的!

可控核聚变需高能磁场约束!产生的能量会高于它的消耗吗?

上图是磁约束核聚变装置的动态示意图,当然事实上的核聚变堆也许并不是这种方式运行的,但表现原理并无问题,它存在几个非常关键的结构:

1.约束控制与加热超高温等离子体的磁场,即D行空腔的第二层内壁!

2.燃料的等离子体的注入,动图中在内壁侧面注入!

3.内壁兼热交换结构,将核聚变产生的超高温从聚变堆内部带走转换发电并保持内壁适合温度

4.核聚变堆灰烬排出结构!

磁约束可控核聚变装置实现有两种,一种是托卡马克结构,另一种是仿星器结构,两种都是现代可控核聚变的重要研究方向!

可控核聚变需高能磁场约束!产生的能量会高于它的消耗吗?

托卡马克可控核聚变装置内部,这种结构最早是前苏联库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等在上世纪50年代发明的,托卡马克的核心装置是环形真空室,外壁缠绕超导线圈,通电后会产生螺旋形磁场,完成等离子的加热以及控制约束的目的!

可控核聚变需高能磁场约束!产生的能量会高于它的消耗吗?

另一种则是仿星器,仿星器最早是由美国理论物理学家、天文学家李曼斯·皮策(Lyman Spitzer)在上世界50年代发明并建成,其实两种磁约束的经典结构最早时间都差不多!但两者真空室结构不一样,它的规模要比托卡马克要小一些!但托卡马克在等离子体磁场建立过程中可以调整磁场以约束磁场而仿星器则完全依靠安装精度!而且仿星器的磁场扭曲结构并非轴对称,因此仿星器的等离子体约束难度要比托卡马克难得多!

可控核聚变需高能磁场约束!产生的能量会高于它的消耗吗?

尽管仿星器与托卡马克都有一大票支持者,当然托卡马克装置更是有ITER的支持!不过无论哪家都没有一家在这个可控核聚变的道路走到商业化的程度,其原因不外乎等离子体的温度不够高,约束的时间不够久,商业化的门槛大约是一亿度,1000S,我们现在走得最远的大概温度实现了一半,时间则在1/10-1/5左右,尽管最近以来的进展比较快,但仍然有很远的路要走!

可控核聚变需高能磁场约束!产生的能量会高于它的消耗吗?

还有一种与磁约束完全不同的结构则是惯性约束核聚变装置,这种理解起来比较简单,用几十到束激光轰击中央的燃料靶,高温高压以达到核聚变的目的!

可控核聚变需高能磁场约束!产生的能量会高于它的消耗吗?

与各位理解的不一样激光束并不是直接加热燃料的,而是采用一种山图的间接的方式,不过到现在为止惯性约束遇到的难题并不比磁约束小,一是数十束超高能激光束的激光装置,另一个燃料加热后的外层等离子体影响进一步加热,似乎有一种走入死胡同的感觉!

可控核聚变需高能磁场约束!产生的能量会高于它的消耗吗?

在合肥的中国托卡马克可控核聚变实验装置东方超环,当然也有执行中国惯性约束研究神光一号二号,我们的进度在磁约束方面甚至还部分领先全球,不过在惯性约束上并无更多的资料披露,我们难以了解进度如何!

可控核聚变需高能磁场约束!产生的能量会高于它的消耗吗?

当前在可控核聚变领域做到输出大于输入并没有多大的问题,但并不是说输出大于输入即可商业化,因为巨大的建设与运行成本并不是那么一点点盈余即可应付的,而且不稳定的运行成本则更高,我们要求的稳态的长时间高回报的能量输出!但似乎看起来永远都差那么五十年,不过根据最近的进展来看,还真有可能在最后这个五十年内实现,各位少安毋躁!

上一篇原创 |【天天酱的萌日语】起床篇

下一篇结婚2年,天天吵架,今天终于找到了解决办法!

相关文章:

插花本月排行

插花精选