聚变能利用及前景展望
核聚变能量的社会影响及展望
核聚变能量的社会影响及展望能源，是人类社会发展的基石。
从远古时代的薪柴到近代的煤炭、石油，再到如今的核能、太阳能等，能源的变革一直在推动着人类文明的进步。
而在众多未来能源的选项中，核聚变能源无疑是最具潜力和影响力的一个。
核聚变，简单来说，就是将轻原子核（例如氢）融合在一起形成较重的原子核（例如氦），这个过程会释放出巨大的能量。
太阳的能量来源就是核聚变，它持续不断地为地球提供着光和热。
如果我们能够在地球上实现可控核聚变，那将带来前所未有的社会影响。
首先，核聚变能源将极大地满足人类的能源需求。
当前，全球能源消耗持续增长，传统能源面临着资源枯竭和环境污染等问题。
核聚变所使用的燃料——氘和氚，可以从海水中提取，几乎是取之不尽、用之不竭的。
一旦实现了可控核聚变，我们将拥有几乎无限的清洁能源，能够满足全球数百年甚至更长时间的能源需求。
这将彻底解决能源短缺的问题，为人类社会的持续发展提供强大的动力支持。
其次，核聚变能源将极大地改善环境质量。
传统的化石能源在使用过程中会排放大量的温室气体和污染物，导致气候变化和环境污染。
而核聚变反应不产生二氧化碳、二氧化硫等污染物，也不会产生放射性废料，是一种非常清洁的能源。
这将有助于缓解全球气候变化的压力，保护生态环境，让我们的地球更加美丽宜居。
在经济方面，核聚变能源也将带来巨大的变革。
它的大规模应用将降低能源成本，提高生产效率，促进经济的快速增长。
新的能源产业将会崛起，创造大量的就业机会和经济效益。
同时，能源价格的降低将降低企业的生产成本，提高产品的竞争力，推动全球贸易和经济合作的进一步发展。
然而，核聚变能源的发展也并非一帆风顺。
目前，实现可控核聚变仍然面临着诸多技术挑战。
例如，如何在高温高压的条件下长时间稳定地维持核聚变反应，如何有效地控制等离子体的行为，如何解决材料在极端条件下的腐蚀和损伤等问题。
这些技术难题需要科学家们投入大量的时间和精力进行研究和攻克。
尽管面临诸多挑战，但核聚变能源的发展前景依然令人充满期待。
理解核聚变的基本原理和可行性
理解核聚变的基本原理和可行性核聚变是一种在太阳和恒星中发生的能量释放方式，也是人类一直追求的清洁、高效、可持续能源的梦想。
理解核聚变的基本原理和可行性对于探索未来能源的发展和利用具有重要意义。
一、基本原理核聚变是指将两个轻元素的原子核融合成一个更重的原子核释放出能量。
这需要克服原子核之间的库仑斥力，即带正电的原子核之间相互排斥的力。
要实现核聚变，需要提供足够的温度和压力，使原子核能够克服库仑斥力靠近到足够接近的距离，进而发生核反应。
二、可行性目前，人类主要关注的核聚变方法是利用重氢同位素氘和氚的聚变反应。
相比于核裂变，核聚变具有更多的优势，例如资源丰富、产生的废料少、不产生放射性物质等。
虽然核聚变的实现还面临许多挑战，但科学家们正不断寻求解决问题的方法，并取得了一些重要的进展。
1. 磁约束聚变（磁封闭聚变）磁约束聚变是通过利用强大的磁场将等离子体约束在环形容器中进行，使等离子体稳定地存在并保持高温高密度，从而实现核聚变反应。
国际上最有代表性的磁约束聚变实验装置是ITER项目，该项目旨在证明聚变在技术上的可行性。
2. 激光惯性约束聚变激光惯性约束聚变采用激光束聚焦到高温高密度的靶点上，产生极短时间内的超高温高压条件，从而使得核聚变反应发生。
这种方法在实验阶段已经取得了一些成功，但要实现经济可行的商业运作仍面临挑战。
三、关键技术挑战要实现核聚变的可控和经济利用，仍需要攻克一些关键的技术挑战。
1. 等离子体的长时间稳定性在核聚变反应中，需要保持等离子体在高温高密度环境下的长时间稳定，这对于反应持续性和能量输出至关重要。
科学家们正在研究和开发新的等离子体控制方法，以实现稳定的等离子体状态。
2. 材料与辐射损耗高温、高能粒子的辐射和等离子体与壁面之间的相互作用会对材料造成损伤，这对于反应堆的长期运行产生不利影响。
材料的选择和设计是解决这一问题的关键所在。
3. 能量输出与热管理核聚变释放的巨大能量需要有效的收集和转换成电能或其他形式的能量。
新能源发展趋势与前景
新能源发展趋势与前景随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，新能源产业成为了各国政府和企业关注的焦点。
新能源既指替代传统能源的清洁能源，也包括创新的能源技术和能源管理方式。
本文将从全球新能源发展的趋势和前景进行讨论。
一、全球新能源发展趋势1. 多样化的新能源来源：目前，最常见的新能源来源包括太阳能、风能、水能、生物质能和地热能等。
未来，随着技术的进步和创新，新能源的来源将不断多样化，如海洋能、氢能和核聚变能等的应用有望逐渐普及。
2. 清洁能源替代传统能源：为了减少对化石燃料的依赖并减少温室气体排放，各国都在积极推动清洁能源的发展。
例如，太阳能和风能等可再生能源正在迅速发展，取代传统的煤炭和石油能源。
3. 分布式能源系统的兴起：传统能源系统通常是中央化的发电、输电和供电模式，而分布式能源系统以小型化的能源设备和供电网络为基础，实现了能源的自给和就近利用。
这种分布式能源系统不仅可以提供可靠的能源供应，还能降低运输损耗和环境污染。
4. 智能能源技术的发展：随着信息技术的快速发展，智能能源技术也得到了广泛应用。
智能电网、智能家居和智能电动车等技术的出现，使能源的管理和利用更加高效和智能化。
二、全球新能源的前景展望1. 发展潜力巨大：新能源产业具有巨大的发展潜力。
太阳能和风能等可再生能源的成本不断降低，技术进步和规模化生产使得这些能源越来越具有竞争力。
同时，新能源在解决能源安全和环境保护等问题上的重要性不断凸显，将推动其进一步发展。
2. 市场规模迅速扩大：全球对于清洁能源的需求不断增长。
根据国际能源署的预测，到2030年，全球可再生能源的装机容量将超过传统能源，成为最主要的能源来源之一。
这将带来巨大的市场机会和发展空间，各国都在积极布局新能源产业。
3. 创新驱动发展：新能源领域的创新将成为推动产业发展的重要动力。
各国政府、企业和科研机构都在加大研发投入，推动新能源技术的突破。
例如，太阳能光伏技术的效率不断提升，风力发电机组的容量不断增加，生物质能的利用技术不断完善等。
核聚变能源前景
核聚变能源前景在人类不断探索可持续和清洁能源的时代背景下，核聚变作为一种潜在的无限能源供应方式引起了广泛关注。
与现行的核裂变发电不同，核聚变释放的能量更为巨大，且其所需原料丰富、环境污染小，被视为未来能源的理想选择。
核聚变的过程主要是轻原子核融合成为较重的原子核时释放出巨大能量。
与此相对的核裂变则是重原子核分裂为轻原子核时释放能量。
自然界中，只有太阳等恒星内部的高温高压环境才能实现持续的核聚变反应。
而地球上实现这一过程，需要极其苛刻的条件，这就对技术提出了极高的要求。
目前，国际上有多个团队致力于核聚变研究，其中最著名的项目包括国际热核聚变实验反应堆。
这些项目的目标是试图建造能够控制的、持续的核聚变反应堆，以解决复杂的技术难题并最终实现商业化运作。
尽管核聚变技术的研发充满挑战，但其潜力和优势是显而易见的。
首先，从燃料来源来看，核聚变使用的主要是氘和氚，这两种元素在自然界中存量丰富，特别是氘可以直接从海水中提取，几乎是无穷无尽的。
其次，与传统化石能源相比，核聚变产生的辐射废料半衰期短，对环境的长期影响较小。
最为重要的是，理论上核聚变反应过程中不会发生灾难性的事故，比起核裂变安全性更高。
但核聚变的商业化之路依然遥远。
技术上，要在地球上实现稳定的核聚变反应需要克服诸多问题，如等离子体的约束、加热及能量损失控制等。
经济上，当前投入的成本极高，如何降低成本、提高能效比是未来发展的关键。
此外，相应的法律法规、安全标准等配套措施也需要同步跟进。
展望未来，随着技术的不断进步和国际合作的加强，核聚变能源开发利用的前景仍然值得期待。
如果能够成功实现商业化，核聚变将为人类社会提供一种清洁、高效、安全的能源解决方案，极大缓解当前的能源危机和环境压力。
然而，在此之前，我们还需保持耐心，支持科学研究，共同推动这项革命性技术的发展。
核聚变能源作为未来能源的重要候选者，虽然尚面临技术和经济的挑战，但其巨大的潜力不容忽视。
通过全球合作和持续的研究投入，核聚变有望在未来成为人类的主要能源之一，为我们带来一个更加清洁、安全、可持续的能源世界。
核聚变反应堆原理解析及未来能源供应前景展望
核聚变反应堆原理解析及未来能源供应前景展望简介：核聚变反应堆是一种利用核聚变反应释放出的能量来供给人类能源需求的装置。
本文将对核聚变反应堆的原理进行详细解析，并展望其在未来能源供应中的前景。
一、核聚变反应堆的原理解析核聚变反应堆的原理基于太阳能的能量释放机制，即通过将轻元素融合成重元素来释放出巨大的能量。
核聚变反应堆使用氘和氚等轻核素作为燃料，经过高温、高密度和高压下的条件下，使核反应达到可控状态。
1.1 轻核素的供应与燃料循环氘和氚是核聚变反应堆的主要燃料，而它们在自然界中的含量非常稀少。
因此，有效供应持续稳定的氢同位素是核聚变反应堆发展的一个挑战。
目前主要的供应途径包括从海水中提取氘和使用重水反应堆产生氚。
1.2 燃料等离子体的控制核聚变反应堆的核心是燃料等离子体，通过加热和约束燃料等离子体在高温、高密度和高压下维持稳定的状态。
目前研究人员采用磁约束和惯性约束两种方式来控制燃料等离子体。
磁约束通过生成特定形状的磁场来约束等离子体，而惯性约束则利用激光或粒子束等方式将燃料等离子体压缩到足够高的密度。
1.3 等离子体的反应与能量输出在等离子体中，氘和氚核融合产生氦和高能中子，释放出大量的能量。
这些高能中子可用于产生蒸汽并带动涡轮发电机发电，而产生的氦气则可以作为副产品加以利用。
二、核聚变反应堆在未来能源供应中的前景展望核聚变反应堆被广泛认为是未来可持续能源供应的一个关键技术。
以下是核聚变反应堆在未来能源供应中的前景展望：2.1 清洁、可再生能源核聚变反应堆使用氘和氚等轻核素作为燃料，产生的主要副产品是氦，无二氧化碳和其他气体排放。
相比之下，目前主流的能源供应方式如燃煤发电和核裂变反应堆都会产生大量的温室气体。
核聚变反应堆无辐射、无污染，可实现清洁能源的可持续供应。
2.2 能源供应稳定可靠核聚变反应堆的核燃料在地球上非常丰富，并且燃料循环可以实现高效的利用。
相比之下，目前的化石燃料存在采掘难度和资源枯竭等问题，而核聚变反应堆能够提供稳定、可靠的能源供应，满足人类日益增长的能源需求。
核聚变能源：无限能源的梦
核聚变能源：无限能源的梦核聚变是一项对人类来说具有极高科学意义和经济价值的能源技术。
它是从太阳中获取能量的自然反应过程，也被称为“太阳能在地球上的复制”。
核聚变能源凭借其潜在的巨大能量储备和清洁环保的特点，成为追求无限能源的梦想。
1. 核聚变的基本原理核聚变是通过将轻核粒子（通常是氘和氚）加热至极高温度下，使核粒子克服库仑斥力而发生融合的过程。
这一过程中会释放出巨大的能量，且产生大量的氘、氚等二氢元素。
与核裂变不同，核聚变不产生中子泄漏和大量放射性废物，具有较高安全性，可控性和环境友好性。
2. 核聚变能源的优势2.1 无穷尽的能量供应核聚变是追求无限能源的理想选择。
据研究表明，一升水等于约16000升汽油在燃烧后所释放的能量，相比之下，同样体积核燃料释放的能量是油气能源释放能量的数百万倍。
而且，氢作为最轻最丰富的元素，在地球上可潜在获取到的丰富储量为人类提供了近乎无限的潜在能源。
2.2 高安全性和环境友好相较于传统化石燃料和核裂变技术，核聚变具有更高安全性和环境友好性。
首先，在实验室条件下进行核聚变反应时需要极高温度和压力才能维持反应，一旦实验条件不符合要求，反应便会立即停止，避免了失控反应带来的潜在危险。
其次，在核聚变过程中不产生高放射性废物和长寿命放射性物质，有效解决了放射性废物处理问题，降低对环境和人类健康造成的风险。
2.3 建设快速且成本效益高相较于目前商业上使用的核裂变技术，核聚变技术处于早期研究阶段。
然而，随着技术进步和经济学上规模效应逐渐显现，预计未来几十年内核聚变技术将逐渐商业化。
与此同时，随着相关设备、材料以及工艺技术逐渐成熟和完善，建设困难度将大大降低，并且投资回报逐渐增加。
因此，在长远考虑下核聚变技术显得非常有前景。
3. 核聚变面临的挑战除了巨大优势外，核聚变技术仍然面临一系列挑战：3.1 高温高压控制要实现稳定可控的核聚变反应，在实验或工业应用中需要维持极高温度和压力环境。
未来的能源解决方案核聚变技术
未来的能源解决方案核聚变技术未来的能源解决方案：核聚变技术引言：随着全球对清洁能源的需求不断增长，科学家们正不遗余力地寻找能源解决方案，以满足未来的能源需求并减少对环境的不良影响。
核聚变技术作为一项被广泛认可的潜在能源解决方案，被视为能够提供安全、可持续且高效能源的未来。
本文将介绍核聚变技术的原理、优势以及面临的挑战，并展望其在未来能源领域的前景。
一、核聚变技术的原理核聚变是一种利用轻元素的原子核融合形成较重元素，释放出巨大能量的过程。
其核心原理是通过将两个轻元素的原子核融合成一个更重的原子核，同时释放出能量。
与核裂变技术不同，核聚变能产生的是更稳定的原子核，减少了放射性废物的产生。
目前，科学家们主要关注的核聚变反应是氘-氚反应，其中氘和氚分别是氢的同位素。
二、核聚变技术的优势1. 清洁能源：核聚变反应几乎不排放二氧化碳等温室气体，不存在对气候变化的负面影响。
相比之下，化石燃料的燃烧释放大量温室气体，对全球气候造成了严重影响。
2. 不可枯竭的能源来源：核聚变使用的燃料氘和氚存在于海水和地球大气中，并且非常丰富。
这使得核聚变技术成为一种可持续的能源解决方案，能够满足全球能源需求。
3. 高能效：核聚变技术所释放的能量是化学燃烧和核裂变能量的数百倍，使得它成为一种高效的能源来源。
一次核聚变反应能提供大量的能源，为人类提供了稳定的供电来源。
4. 安全性：与核裂变技术相比，核聚变过程更加安全。
在核聚变反应中，反应过程并不会失控，因为反应会因高温和高压而自行终止。
三、核聚变技术面临的挑战尽管核聚变技术具有许多优势，但其实际应用仍面临着一些挑战，包括：1. 高温和高压：核聚变需要高温和高压环境才能实现，这对反应容器的材料提出了极高的要求。
科学家们正在研究如何设计能够承受这种极端条件的材料。
2. 稳定性：实现可持续的核聚变反应需要保持等离子体（反应过程中产生的物质状态）的稳定。
目前，如何实现长时间稳定的等离子体仍是一个挑战。
核聚变技术的现状与未来发展
核聚变技术的现状与未来发展近年来，能源问题一直是全球最为热门的话题之一。
在石油、煤炭等传统能源的不断消耗和污染下，科学家们一直在探索更为清洁、安全、高效的能源来源。
在这个领域里，核聚变技术被誉为利用人类手段经营和控制世界上最为强大的能量——太阳能的解决方案之一。
本文将详细介绍核聚变技术的现状、未来发展及其对全球能源的重要性。
一、核聚变技术现状概述核聚变是一种将轻核聚合成为重核并释放出能量的反应过程。
就目前技术现状而言，通过磁约束聚变（tokamak）、惯性约束聚变（ICF）和磁外聚变等手段实现核聚变反应的研究已经明显超越了初步研究阶段，进入了实验验证和工程化应用阶段。
1、磁约束聚变技术磁约束聚变技术利用恒定磁场限制高温等离子体在主燃烧室中运动，从而使核聚变反应在一定时间内持续发生。
在磁约束聚变技术中，tokamak是最具代表性的实验设备之一，其成功构建是核聚变研究的一个里程碑。
目前，欧洲磁约束聚变实验堆（ITER）是世界上最大、最复杂、最具代表性的磁约束聚变实验装置，其建设进展顺利，有望在未来成为世界上第一个实现反应堆级别实验的大型聚变实验装置。
2、惯性约束聚变技术惯性约束聚变技术利用强脉冲激光、离子束等来加热和压缩微米大小的固态聚变初始物，使其达到核聚变所需的高密度和温度，并在能量损失较小的情况下持续核聚变反应。
惯性约束聚变技术中，美国国家点火装置（NIF）是目前世界上唯一已经实现惯性约束聚变点火的实验装置。
3、磁外聚变技术磁外聚变技术的思想是利用驱动器将氢以超音速喷射到前方的聚变物体中，从而制造出一个运动状态各向同性的聚变等离子体。
在磁外聚变技术中，Z机器是美国最大的磁外聚变实验设备，其能够产生比核弹更强的等离子体，在核聚变研究领域中作出了重要的贡献。
二、核聚变技术前景展望从技术现状上看，核聚变技术已经进入了实验验证和工程应用的阶段，这也预示着核聚变技术在清洁、安全、高效等方面所具备的优势将大大推动其未来的发展。
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• 核能为人类生存发展提供长期稳定的能源！
一氧化碳、烟尘、二氧化硫、氮氧化物、；三、四苯芘 （强致癌）；放射性飘尘（辐射损伤）。
聚变能是解决能源问题的根本途径
• 核能：裂变能和聚变能 • 裂变能利用：
热堆电站：铀利用率太低～1-2%（只用235U） 快堆电站：铀利用率：60-70% 天然238U （包括热堆乏燃料！）通过中子增殖， 再生核燃料239Pu， n → 238U → 239U → 239Np → 239Pu “ 烧掉”铀 -238 ，再生更多的钚 -239, 核燃料再生利 用 铀资源可用2000年！ 根本解决能源问题：利用聚变能
等离子体的磁约束原理
• 带电粒子在磁场中受洛仏兹力作用，绕磁力线做 回旋运动，在垂直磁场方向上受到（横向）约束 • 回旋中心、回旋半径： rc = mv⊥/qB
解决“两端”问题
研究和建立各种磁约束位形装置 1、环形磁场装置 问题：磁力线弯曲或不均匀等产生“漂移” 2、磁镜装置 两端强、中间弱的磁场位形，带电粒子在两 极间来回反射，称为磁镜效应。 问题：两端仍有泄漏（速度空间逸出锥）
• 条件十分苛刻，是对人类的重大挑战！
实现受控热核反应途径
1. 磁约束—利用磁场约束等离子体
成功典型：托卡马兊装置 2. 惯性约束— 激光核聚变 1963 巴索夫（苏）、 1964 王淦昌（中）分 别提出 因为出现高功率激光器，使之成为可能。 用各种加热手段。
• 要达到极高温度、实现热核聚变，还需采
JET(欧洲联合环)
突破性进展
• 1991.11. 欧共体“JET”突破性迚展
第一次实现DT聚变反应： 高温3亿度、约束2秒、反应1分钟、 产生1018中子、输出1.8兆瓦
• 1997.12.提高到16.1 兆瓦，为输入功率的
65%。离“点火”不进了！
• 结果十分鼓舞！
核工业西南物理研究院
• 1984年建成的中国环流器一号（HL-1） • 1994年建成的中国环流器新一号（HL-1M） 两个中型托卡马兊装置 • 2002年建成,中国环流器二号A（HL－2A） （从德国引迚的具有偏滤器位形的托卡马 兊装置）
•
聚变能利用原理 与历史回顾
聚变反应与聚变能
聚变反应发现
• 1934 年，澳大利亚奥利芬特（ Oliphant ）用 氘轰击氘，生成一种具有放射性的新同位素 氚，第一个实现了D-D核聚变反应 • 1942年美国普渡大学的施莱伯（Schreiber） 和金（King）又首次实现了D-T核反应
聚变反应与聚变能
中国参加ITER计划的意义
• 显示我们在重大科学领域中的大国地位，表示中国
人民为人类发展做贡献。
• 积累经验、培兺人才，在比较短的时间内，使我们 •
国家核聚变的研究赶上国际水平，加快我们国家核 聚变能源开发的迚程 参加ITER计划现实意义，能够得到近期的回报 因为我们国家在 ITER 建造过程中要负担大约 40 多 亿人民币，其中有80%可以用国内制造的实物和设 备来支付。 我国分工负责的部分中有很多都是核反 应堆计划的核心项目。通过实物的研制、可大大提 高国内企业的技术能力和国际竞争力.
聚变能利用 与国际热核试验堆
北京大学物理学院 郑春开
当前的能源问题 与 长远的根本出路
人类生存发展面临能源的严峻挑战
• 化石燃料资源有限，不可能长期满足人类生
存发展需要
• 直接燃烧化石燃料，给环境造成严重威胁
排放大量有害物质和二氧化碳（温室效应）
化石燃料 (煤炭、石油、天然气）有限， 几十、百余年或2-3百年将耗尽！
ITER计划的新进展
• 2002年，欧、日、俄开始协商ITER计划，幵邀请中 •
• •
国与美国参加。中国先于美国，2003年1月正式宣布 参加协商，同月美国总统布什也宣布重新加入ITER 计划。 2003年2月18-19日，ITER第八次政府间谈判在俄罗 斯圣彼得堡举行，中国和美国出席本次会议。 我国立项经历了3年的重大争论，终于加入 2005年韩国、2006年印度也参加了计划协商谈判。
聚变的燃料资源丰富
• 海水氘（D）在氢中占1/6500，
每升海水中含氘33mg 每升海水聚变能 = 300升汽油燃烧释放能量 海水中氘总量 35万亿吨 ，可用几亿年！ • 氚天然不存在, 靠锂生产： n +6Li → T + 4He + 4.8 MeV 地球上锂丰富，我国可采的锂数百万吨；聚变产 生1万亿度电只需100吨锂； • 氦 -3 ：月球上丰富， 50-500 万吨，用月球车运回 1000吨，可发电万亿度, 现在谈氦-3利用是过早了!
• 聚变反应： D + D → 3He + n + 3.27 MeV D + D → T + p + 4.03 MeV D + 3He → 4He + p + 18.35 MeV D + T → 4He + n + 17.59 MeV
D是氘核（重氢）、T是氚核（超重氢）
总的反应效果： 6 D → 2 4He + 2p + 2n + 43.24 MeV 平均每核子的聚变能比裂变能大4倍
巨大太阳能的来源
• 太阳核聚变：
•
•
主要是质子循环 p + p → D + β+ + ν p + D → 3He + γ 3He + 3He → 4He + p + p 4 p → 4He + 2e+ + 2ν + 26.7MeV 比235U每核子裂变能大8倍。 太阳每天聚变“燃烧”50万亿吨氢，太阳的氢可稳 定燃烧几十亿年！ 地球上建造的产生核聚变能装置，称“人造太阳”。
七成员国和地区政府草签协议
• 2006年5月25日，七个成员国和地区政府草签协议，
建设国际热核聚变实验堆。 • 目标：功率达50万千瓦小型热核电站。 人类第一次在地球上获得持续的，有大量核聚变 反应的热电站。 • 2035年（如果试验顺利）开始建设第一个示范性 核聚变发电站 • 2055年左右完成商业核聚变发电站的建设
• 本世纪后期，人类通过受控核聚变获得永不枯竭
能源的愿望将有可能成为现实。
ITER计划正式签署、生效并实施
• 2006年11月22日 ，中国、欧盟、印度、日本、韩
•
•
国、俄罗斯和美国7方代表在法国正式签署了该计 划的联合实施协定，标志着这个开发新能源的重 大科学计划迚入实施阶段。 ITER建在法国， 项目预计持续35年，建造期10年， 开发利用阶段20年，退役期5年，总费用约为50亿 美元，欧盟承担40%的费用，其余6方分别承担 10%，这是历史上总投入仅次于国际空间站的第 二大国际科技合作项目。 经各国议会批准后，协议正式生效。今年10月24 日欧盟委员会宣布，ITER合作协定当天正式开始 实施，同时“国际热核实验反应堆”组织（ITER Organization）当天也正式成立。
磁约束原理及其发展历史
核聚变的研究由秘密转向公开
• 二战末期，前苏联和美、英各国在互相保密的情 • •
冴下开展核聚变的研究； 秘密的研究结果进未达到当初的期望，人们开始 认识到核聚变问题的复杂和艰难，都感到保密不 利于研究的迚展；磁约束核聚变与热核武器在科 学技术上没有重大的重叠，而且其商业应用的竞 争为时尚早。 1958年秋在日内瓦举行的第二届和平利用原子能国 际会议上达成协议，各国互相公开研究计划，幵 在会上展示了各种核聚变实验装置。自这次会议 后，研究重点转向高温等离子体的基础问题，各 种相关的论文、书籍也相继公开发表。
HT-7超导托卡马克装置
我国新一代核聚变实验装置
• 中科院等离子体物理所设计制造的全超导核聚
变实验装置（ EAST) ，工程总投资近 3 亿元， 今年 7-8 月迚行首次放电实验。这是世界上第 一套实际运行的核聚变实验装置。 全超导非圆截面托卡马兊实验装置(EAST) ， 温度：5千万至1亿度 存在时间达1000秒 EAST 成为世界上第一个建成幵真正运行的全 超导非圆截面核聚变实验装置，这个装置将在 未来10年内保持世界先迚水平。”
托卡马克模型（HL-2M）
环形磁场 产生环形 磁场线圈 角向磁场 等离子体电流
环形真空室
托卡马克异军突起
• 20世纪60年代，各种装置获得的实验结果与预期的 • •
相距甚进，唯有托卡马兊装置取得了重大迚展 前苏联的T-3：电子温度达到1keV，离子温度0.5keV， 等离子体约束时间达到了“玻姆扩散时间”的 50倍， 优于其他类型装置。 在1968年召开的第三届等离子体和受控热核聚变研 究国际会议上公布了苏联的T-3 结果，立刻引起轰 动。1969年，英国卡拉姆实验室主仸皮斯（Pease， R.S.）带领专家小组，对上述结果做了实地验证核 实，证明准确无误后，引起了极大的反响。 从此各国纷纷改建或新建托卡马兊装置
•
•
EAST装置
国际热核试验堆计划
(ITER)
International Thermonuclear Experimental Reactor
• 1985:里根-戈尔巴乔夫首脑会议上提出，在
ITER计划的历史演变与曲折过程
• • • •
核聚变能方面迚行国际合作，后来密特朗、 戈尔巴乔夫、里根又迚行几次会晤，确定设 计和建造国际热核聚变实验堆（ITER） 1990年完成了ITER概念设计 。 1999年美国宣布退出ITER计划。 2001 年 6 月，欧、日、俄经过三年努力，完 成了 ITER 的工程设计阶段，造价已降至约 46亿美元 经过15年曲折过程，完成了工程设计。
聚变能利用原理
聚变反应的困难
• 两个核都带正电，引起聚变反应必须兊服库仏斥力。
设想的方法有三种： 1.用加速器加速氘核，再使其轰击含氘的固体靶，引 起核聚变很容易,但在能量上得不偿失！ 2.用两束高能氘核对撞实现核聚变, 两束氘核几乎是 完全透明，几率太低！ 3.受控热核反应 ：将一团氘核约束在一起，幵加热使 其到达足够高的温度，形成完全电离气体，称“等 离子体”，通过核间频繁地碰撞，依靠氘核自身热 运动的动能，使两核相互接近，可望发生核聚变， 称受控热核反应。