核聚变磁约束
可控核聚变磁约束和激光约束
可控核聚变磁约束和激光约束
可控核聚变是一种有前途的能源技术，它利用核聚变反应产生大量的能量。
目前，实现可控核聚变的主要方法有磁约束和激光约束两种。
磁约束是通过磁场将等离子体约束在一定的空间内，使其达到高温高压的状态，从而引发核聚变反应。
目前比较成熟的磁约束装置是托卡马克，它利用强大的磁场将等离子体约束在环形真空室内，通过加热和压缩等离子体来实现核聚变反应。
磁约束的优点是技术相对成熟，已经实现了长时间的等离子体约束和聚变反应。
激光约束是利用高功率激光束将等离子体加热到极高温度，从而引发核聚变反应。
目前比较典型的激光约束装置是惯性约束聚变，它利用高功率激光束将燃料球加热到数千万度的高温，使其发生内爆，从而实现核聚变反应。
激光约束的优点是反应条件更为苛刻，可以实现更高的能量增益和更短的聚变时间。
两种方法各有优缺点，目前都还面临着一些技术挑战。
磁约束需要解决磁场的稳定性、等离子体的控制和加热等问题，而激光约束则需要解决高功率激光的产生、传输和聚焦等问题。
未来，可控核聚变的发展可能需要综合运用两种方法的优点，以实现更高效率和更稳定的聚变反应。
核聚变的两种方式
核聚变的两种方式朋友！今天咱来唠唠核聚变这神奇的玩意儿，特别是它的两种方式。
你知道不，核聚变就像是宇宙中的超级魔法，能释放出巨大的能量。
那这核聚变的两种方式呢，就像是一对性格各异的双胞胎兄弟。
先说这第一种方式，叫做磁约束核聚变。
这就好比是把一群调皮的小怪兽关在一个超级大笼子里。
这个大笼子呢，其实就是磁场。
通过强大的磁场，把高温高密的等离子体约束在一个特定的空间里，让它们在里面乖乖地发生核聚变反应。
你想想，这等离子体就像一群精力超级旺盛的小家伙，要是没个笼子关着，那还不得到处乱跑啊！咱国家的“人造太阳”就是用的这种方式哦。
这“人造太阳”可厉害啦，要是真的成功了，那以后咱就再也不用担心没电用啦。
再说说第二种方式，惯性约束核聚变。
这就像是给一颗小鞭炮点上火，然后瞬间爆炸产生巨大的能量。
不过这可不是普通的小鞭炮，而是用激光或者粒子束等高强度的能量束，瞬间压缩和加热一个微小的燃料球，让它在极短的时间内发生核聚变反应。
你可以想象一下，这燃料球就像一个小小的能量宝库，被瞬间引爆，释放出惊人的力量。
就好像咱过年放的烟花，“砰”的一下，照亮整个天空。
这两种方式各有各的特点。
磁约束核聚变就像是一个沉稳的大哥，一步一个脚印地朝着目标前进。
虽然过程可能有点漫长，但胜在稳定可靠。
而惯性约束核聚变呢，就像一个勇敢的小弟，敢于冒险，瞬间爆发。
说不定哪天就能给我们带来一个大惊喜呢！那你可能会问啦，这两种方式哪个更好呢？嘿嘿，这可不好说。
就像问你苹果和橘子哪个更好吃一样，各有各的好嘛。
它们都在为了实现人类的能源梦想而努力奋斗着。
总之啊，核聚变的这两种方式都是人类探索未来能源的重要途径。
不管是磁约束还是惯性约束，都有着巨大的潜力。
让我们一起期待着它们能早日为我们带来无尽的清洁能源，让我们的生活变得更加美好吧！。
磁约束核聚变
EAST装置是我国自行设计研制的国际 首个全超导非圆截面托卡马克装置
16个大型“D”形超导纵场磁体将产生纵场 强度 B = 3.5 T 12个大型极向场超导磁体可以提供磁通变化 ΔФ ≥ 10 伏秒； 通过极向场超导磁体，将能产生 ≥ 100万安 培的等离子体电流,持续时 间将达到1000秒， 在高功率加热下温度将超过一亿度。 运行需要超大电流、超强磁场、超高温、超 低温、超高真空等极限环境，从芯部上亿度高 温到线圈中零下269度低温
研究方向： 1、托卡马克等离子体磁流体活性研究 2、托卡马克等离子体湍流与输运研究
国内磁约束聚变发展状况
主要机构：中核集团西南物理研究院（SWIP）(HL-1,HL-1M,HL2A) 中科院合肥等离子体物理研究所（ASIPP) ( HT—6B,HT—6M ,HT—7,HT-7U(EAST))
磁约束核聚变
Magnetic Confinement Fusion
关于聚变
两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核（或粒子）的一种核反应形 式
D T
4
He + n + 17.6MeV
产生氚的过程：
n + Li T
7
6
4
He + 4 . 9 MeV 7
n + Li n +T+ He -2. MeV 47
国际磁约束聚变发展状况
普林斯顿大学等离子体物理实验室 (美) 布德克（Budker）核物理研究所（BINP） （俄罗斯） 于里希核研究中心（德） 亚原子物理和宇宙学实验室—格勒诺布尔 (CNRS/IN2P3 - UJF - INPG)（法） 加拿大同步辐射研究所（CISR）（加拿大） 京都大学研究堆研究所（KURRI）（日） 巴巴原子能研究中心（印度） 欧洲联营环形托卡马克实验（JET）（英国）
磁约束核聚变堆的工作原理
磁约束核聚变堆的工作原理
磁约束核聚变堆是一种利用磁场约束高温等离子体来进行核聚变反应的装置。
其工作原理可以简单地分为以下几个步骤：
1. 加热和离子化：首先，通过外部放热装置（如激光、离子束或微波）对工作室（磁约束装置的中心空位）中的气体加热，使气体成为等离子体。
等离子体由离子和电子组成，具有高度的热运动能量。
2. 磁约束：在工作室中施加一个强磁场，使得等离子体被限制在一个磁场中运动。
这个磁场通常采用环形状，即托卡马克或托卡马克型装置，以产生恒定的轴向磁场。
这种磁场使得等离子体在工作室中环绕，从而形成一个环状的等离子体。
3. 平衡热压力与磁压力：在等离子体内部，高温和高压力导致的热扩散趋势会使等离子体离开约束磁场。
然而，由于磁场的作用，磁场产生的磁压力可以平衡热压力，从而阻止等离子体扩散。
4. 反应产生：在等离子体中，核聚变反应发生。
在高温和高压力下，氢等离子体中的氢核融合成氦气，释放出巨大的能量。
同时，部分能量也会被输入到等离子体中的自持等离子体热上下导线上。
5. 能量回收：通过引入恒定的燃料流和自持热上下导线，可以从等离子体中回收产生的能量。
这种回收的能量可以用于供应外部放热装置、磁源、援引系统和
其他设备的电力需求，从而实现自给自足的能源系统。
总的来说，磁约束核聚变堆通过磁场约束和高温等离子体中的核聚变反应来产生能量。
这种原理类似于太阳内部的核聚变反应，但阳离子是通过极高的温度和磁场来约束的，使得反应在可控条件下进行。
中国的磁约束核聚变
中国的磁约束核聚变磁约束核聚变是一种新型的、具有高效能的核能源，它的实现可以为人类提供无限的能源供应。
中国是世界上最重视核能研究的国家之一，并且取得了很多成就。
我们在核聚变领域持续进行探索，目前已经进入实验阶段，磁约束核聚变技术是其中之一。
接下来将会介绍磁约束核聚变技术以及我国在这个领域的研究成果。
磁约束核聚变是一种重要的可控核聚变方法，利用高温等离子体和高强度磁场达到核聚变的目的。
在这种方法中，聚变反应的燃料为氘和氚，可控热能会释放，像一个小太阳一样发光并产生大量的能源。
磁约束核聚变主要分为磁约束聚变和惯性约束聚变两种，其中磁约束聚变是最主要的、最被研究的核聚变方法之一。
磁约束核聚变技术实现需要一个巨大的磁场来约束中心高温等离子体，以保持等离子体的稳定状态并稳定运行，同时还需要一定的内部能量来维持聚变反应。
为此，科学家研制开发了多种磁约束核聚变设备。
在世界上，最具代表性的磁约束核聚变设备之一是国际热核聚变实验反应堆 (ITER)。
ITER是目前研发的最大、最复杂、也是最显著的国际核聚变实验，中国作为合作方之一，积极参与了其中。
我国在磁约束核聚变研究领域也有许多成果。
截至2020年，已经有两个世界上最大的聚变实验装置在我国运行，它们分别是西南物理研究所的“HL-2M托卡马克”和中国科学院等离子体物理研究所的“EAST托卡马克”。
“HL-2M托卡马克”是中国氢弹研制取得的成果之一。
它的主要用途是使我国在核聚变的实验和研究方面更好地掌握相关技术，积累更多的经验，并为未来的可持续能源的开发提供支持。
而“EAST托卡马克”是我国开展磁约束核聚变研究的主要平台之一，已经进行了数十年的研究，广泛发表了数百篇学术论文，国际上具有相当的声誉。
磁约束核聚变技术的发展顺应了人类对可持续、清洁、高效能源的追求。
目前来看，磁约束核聚变技术仍面临各种科研和技术难题。
其中，最大的难点之一是如何掌握超高温等离子体的约束与维持，此外，遏止热能与辐射通过等离子体和设备的技术挑战也需要接受。
控制核聚变的方法
控制核聚变的方法核聚变是一种能源产生方式，它是通过将两个轻元素合并成一个重元素来释放能量。
这种能源产生方式在太阳和其他恒星中都有发生，但是在地球上，我们需要控制核聚变的过程才能利用它来产生能源。
本文将介绍控制核聚变的方法。
1. 磁约束磁约束是一种控制核聚变的方法，它利用磁场来控制等离子体的运动。
等离子体是一种高温、高能量的物质，它是由氢原子核和电子组成的。
在磁约束中，等离子体被包含在一个磁场中，这个磁场可以控制等离子体的运动，使其保持在一个特定的区域内。
这种方法被称为“磁约束聚变”。
2. 惯性约束惯性约束是另一种控制核聚变的方法，它利用惯性来控制等离子体的运动。
在惯性约束中，等离子体被加速到非常高的速度，然后被突然停止。
这种突然停止会产生一个巨大的压力波，这个压力波可以将等离子体压缩到非常高的密度。
这种方法被称为“惯性约束聚变”。
3. 混合约束混合约束是一种将磁约束和惯性约束结合起来的方法。
在混合约束中，等离子体首先被加速到非常高的速度，然后被包含在一个磁场中。
这个磁场可以控制等离子体的运动，使其保持在一个特定的区域内。
这种方法被称为“混合约束聚变”。
4. 等离子体稳定性等离子体稳定性是控制核聚变的关键因素之一。
等离子体是一种非常不稳定的物质，它很容易受到外部扰动而破裂。
因此，控制等离子体的稳定性是非常重要的。
有许多方法可以控制等离子体的稳定性，包括使用磁场、惯性约束和混合约束等方法。
5. 燃料选择燃料选择也是控制核聚变的关键因素之一。
在核聚变中，氢是最常用的燃料，因为它是最容易聚变的元素之一。
但是，氢的聚变需要非常高的温度和压力，这使得控制核聚变变得非常困难。
因此，研究人员正在寻找其他更容易聚变的元素，例如氦和锂等元素。
6. 温度控制温度控制也是控制核聚变的关键因素之一。
在核聚变中，等离子体需要被加热到非常高的温度才能聚变。
但是，过高的温度会导致等离子体失控，从而破坏聚变反应。
因此，控制等离子体的温度是非常重要的。
磁约束受控热核聚变研究中的物理问题课件
仿星器装置的介绍
仿星器是一种类似于恒星内部结构的受控热核聚变装置，其名称来源于它的形状和 功能。
仿星器装置通常由多个磁场线圈组成，通过改变线圈电流来控制等离子体的形状和 约束。
仿星器装置的主要优点是能够模拟恒星内部的物理环境，并且具有较高的等离子体 密度和温度，因此在磁约束受控热核聚变研究中具有一定的应用价值。
热核聚变反应的点火与燃烧过程
总结词
点火与燃烧过程是磁约束受控热核聚变中的关键环节 ，涉及到高温、高压和高密度的极端物理条件。
详细描述
为了实现聚变反应的持续进行，需要解决点火与燃烧 过程的问题。点火涉及到聚变反应的启动，需要足够 的高温和高密度条件以克服热力学障碍。燃烧过程则 涉及到反应的维持和扩展，需要保持高温和高密度条 件，同时解决能量传输和输运问题。这一过程需要深 入研究燃烧等离子体的物理机制、能量传输和输运特 性以及高温等离子体的辐射性质等方面的知识。
02
磁场约束
通过强大的磁场，将高温等离子体限制在特定形状的磁场结构中，防止
其与容器壁直接接触。磁场强度和形状需精确控制，以确保等离子体的
稳定约束。
03
高温高压条件
为了引发和维持聚变反应，需要将等离子体加热到极高温度（数亿度）
，同时施加足够的高压。这需要采用先进的加热技术和能源输入方法。
磁约束受控热核聚变的应用前景
在球马克装置方面，研究者们成功地 实现了等离子体的均匀分布和稳定约 束，并探索了其在磁约束受控热核聚 变研究中的潜在应用前景。
04
面临的挑战与未来发展方向
等离子体控制技术的挑战
维持等离子体的稳定性
在磁约束受控热核聚变过程中，需要克服各种不稳定性，如ELM（边缘局域模）和ITG （内部输运垒）等，以确保等离子体的稳定运行。
磁约束热核聚变
磁约束热核聚变百科名片磁约束热核聚变一类受控热核聚变引。
用特殊形态的磁场把氘、氚等轻原子核和自由电子组成的、处于热核反应状态的超高温等离子体约束在有限的体积内，使它受控制地发生大量的原子核聚变反应，释放出原子核所蕴藏的能量。
磁约束热核聚变是当前开发聚变能源中最有希望的途径，是等离子体物理学的一项重大应用。
磁约束热核聚变magnetic-confinement thermonuclear fusion受控热核聚变的基本条件对于原子核聚变反应中反应截面最大、相对容易实现的氘-氚聚变,要实现控制，最终建造可提供有增益的聚变能的热核聚变反应堆，必须具备一些基本的物理条件。
①把高度纯净的、氘和氚的混合材料,加热到1亿度以上，即达到所谓热核温度。
在这样的超高温度，氘氚混合气体已完全电离，成为氘、氚原子核和自由电子混合而成的等离子体。
②从常温下处于分子状态的氘、氚材料开始，一直到上述热核温度的整个加热过程中，把这个尺寸有限的等离子体约束起来，使组成等离子体的原子核在发生足够多的聚变反应之前，不至于失散。
定量地说，对于氘氚聚变，需要满足下列条件，式中n是单位体积(米)等离子体内原子核的数目（等于同一体积内自由电子的数目）;τ是一个带有平均热动能的高速电子或原子核在等离子体内停留的时间。
这个条件称为约束条件，或劳孙判据，它是根据氘氚聚变的反应截面并考虑了等离子体整个加热和产能过程中热能转换实际可能的效率而得出的,是聚变反应堆产生功率(能量)增益所必需满足的最低条件。
例如,当氘氚混合体的原子核密度(指的是数密度，下同) n为10τ米时，要求每个电子及原子核在等离子体内停留的时间，平均达到1秒以上。
基本原理根据氘氚聚变的反应截面计算，一团氘氚混合气体,需要达到10千电子伏(等于1.16×10开)以上的温度，氘、氚原子核才能得到足够高的速度来克服它们相互之间的静电排斥力而接近到有足够的几率穿透核势垒，发生聚变，从而释放出核内蕴藏的能量，并超过轫致辐射等能量损耗而提供能量增益。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
要问题：第一次采用了非圆型垂直截面，目的是在不增加环形直径的前提下增 加反应体的体积，提高磁场效率。第一次全部采用了液氦无损耗的超导体系。 液氦是很贵的，只有在线圈材料上下功夫，尽量少用液氦，同时让液氦可以循 环使用，尽量减少损耗的系统才可能投入实用。此外，EAST还是世界上第一 个具有主动冷却结构的托卡马克，它的第一壁是主动冷却的，连接的是一个大 型冷却塔，它的冷却水可以保证在长时间运行后将反应产生的热量带走，维持 系统的温度平衡，一方面是为真正实现稳定的受控聚变迈出的重要一步，另一 方面也是工程化的重要标志——冷却塔换成汽轮机是可以发电的。结合一些相 关资料，世界这个领域普遍认为EAST将是第一个能长时间稳定运行的，Q值能 达到1的托卡马克装置，当然这可能还要1-2年的时间。就EAST来说，从某种意 义上，它就是ITER主反应体大约1/4的一个原型实验装置。
NO. 2
磁 约束核 聚 变原理
托卡马克型磁场约束法
1
磁约束的基本原理是带电粒 子在磁场中受的洛伦兹力。
两端呈瓶颈状的磁力线，因瓶颈 处磁场较强能将带电粒子反射回 来 ，从而限制粒子的纵向（沿 磁力线方向）移动。
但是仍有一部分其轨道与磁力线 的夹角小于某值的带电粒子会逃 逸出去。 为了避免带电粒子的流失，曾经 把磁力线连同等离子体弯曲连接 成环形。 后来又改进为呈8字形的圆环形磁 力线管。实验上现最有成效的磁 约束装置仍然是托卡马克装置。
环 流 器 实 验 的 进展
近年来环流器类型的磁约束装置实验及理论和计算分析得到的，关于磁约束 等离子体的规律性知识，代表了等离子体物理学的广泛而较为深入的前沿新发展。 这方面主要的成果之一是，确定了一些重要参量在一定范围内适用的比例规律(也 称变标规律、定标定律)。其中，首先是关于等离子体能量约束时间τE和约束条件 参量nτE的比例规律。由最近的大型环流器归纳出来的结果表明，随着等离子体 尺寸的增大，τ和nτE的增加比等离子体尺寸的平方要快些。另一个实验结果， 等离子体的温度平均地正比于单位体积内注入的二级加热的功率。最新一代大环流 器目前已经达到的温度和约束参量略见表。在这个基础上，根据已经得到的， nτE和T的比例规律，实现这些装置的目标将是可能的。这也就是说，受控热核聚 变的科学可行性，将通过环流器上的实验，得到证实，目前计划将在20世纪80年代 末实现。 关于磁约束热核聚变的等离子体物理学，主要内容有两个方面。一方面是历史 性的知识积累，以受控热核聚变的科学可行性的验证为总目标的许多原理性实验， 其中包括各种热核聚变途径的探索。除了环流器和开端的磁镜约束形态；还有其他 多种磁约束途径正在研究中。第一代实用聚变堆的堆型尚待将来在改进型的环流器 和其他途径中进行比较选定。另一方面是在这些探索、研究过程中现在已经形成的， 物理学的一个新分支，磁约束等离子体物理学。
Magnetic confinement fusion
磁 约束核聚 变
原 理与发展 前 沿
理科生环地 林楠
人类的------人造太阳梦
热核聚变
前言
核聚变（nuclear fusion），又称核融合、融合反应或聚变反应，是指 由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高 压）让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而 碰撞到一起，发生原子核的互相聚合作用，生成新的质量更重的原 子核（如氦）的反应。核聚变是核裂变相反的核反应形式。由于核 聚变反应温度极高，目前尚无容器能够承受，因此科学家正在努力 研究可控核聚变，使核聚变成为未来的主要能量来源。
托卡马克的前世今生
EAST位于中国合肥，是目前为止，超托卡马克反应体部分，唯一能给ITER提 供实验数据的装置，他的结构和应用的技术与规划中的ITER（2005年正式确定的国
际合作项目ITER，也就是国际热核实验反应堆的缩写，这个项目从1985年开始，由苏联、美国、日本 和欧共同提出，目的是建立第一个试验用的聚变反应堆。（注意：ITER已经不是托卡马克装置了，而 是试验反应堆，这是一大进步）最初方案是2010年建成一个实验堆，实现1500兆瓦功率输出，造价100 亿美元。没想到因为各国想法不同，苏联解体，加上技术手段的限制，一直到了2000年也没有结果， 其间美国中途退出，ITER出现胎死腹中的危险。直到2003年，能源危机加剧，各国又重视起来，首 先是中国宣布加入了ITER计划，欧洲、日本和俄罗斯自然很高兴，随后美国宣布重返计划。紧接着， 韩国和印度也宣布加入。）完全一样，没有的仅仅是换能部分。EAST解决了几个重
仿星器磁场约束法中性粒子束注入将强流离子束，经过气体交换室进行电荷交换变成中性粒子束，然后注入磁约 束装置。在环流器上一般用于在欧姆加热基础上的二级加热。是迄今为止取得温度 最高的加热方法。所用的中性束，粒子能量为100千电子伏左右，功率为10～30兆瓦。
射频波加热
利用等离子体外输入的，适当频率的各种电磁波，通过等离子体内电子回旋共 振（频率约60～120吉赫）、离子回旋共振（频率约30～120兆赫）、或混合共振（频 率2吉赫等）的机制,进行吸收加热。目前主要是原理性实验。准备中的大型实验，射 频功率为3～30兆瓦；小型实验使用的功率可相应地减少。 将来采用的方法，有可能是几种加热方法有程序的、时间空间上的优化结合。 在这类结合过程的研究中将会出现许多新的物理问题。
2
3
4
5
托卡马克的前世今生
为实现磁力约束，需要一个能产生足够强的环形磁 场的装置，这种装置就被称作“托克马克装置”—— TOKAMAK，也就是俄语中是由“环形”、“真空”、 “磁”、“线圈”的字头组成的缩写。早在1954年，在原 苏联库尔恰托夫原子能研究所就建成了世界上第一个托 卡马克装置。貌似很顺利吧？其实不然，要想能够投入 实际使用，必须使得输入装置的能量远远小于输出的能 量才行，我们称作能量增益因子——Q值。当时的托卡马 克装置是个很不稳定的东西，搞了十几年，也没有得到 能量输出，直到1970年，前苏联才在改进了很多次的托卡 马克装置上第一次获得了实际的能量输出，不过要用当 时最高级设备才能测出来，Q值大约是10亿分之一。别小 看这个十亿分之一，这使得全世界看到了希望，于是全 世界都在这种激励下大干快上，纷纷建设起自己的大型 托卡马克装置
托卡马克的前世今生
欧洲建设了联合环-JET,苏联建设了T20（后来缩水成了T15，线圈小了，但是上了超导）， 日本的JT-60和美国的TFTR（托卡马克聚变实验反应器的缩写）。这些托卡马克装置一次次把能 量增益因子（Q）值的纪录刷新，1991年欧洲的联合环实现了核聚变史上第一次氘－氚运行实验， 使用6：1的氘氚混合燃料，受控核聚变反应持续了2秒钟，获得了0.17万千瓦输出功率，Q值达0.12。 1993年，美国在TFTR上使用氘、氚1：1的燃料，两次实验释放的聚变能分别为0.3万千瓦和0.56万 千瓦，Q值达到了0.28。1997年9月，联合欧洲环创1.29万千瓦的世界纪录，Q值达0.60，持续了2秒。 仅过了39天，输出功率又提高到1.61万千瓦， Q值达到0.65。三个月以后，日本的JT－60上成功进 行了氘－氘反应实验，换算到氘－氘反应，Q值可以达到1。后来，Q值又超过了1.25。这是第一次 Q值大于1，尽管氘-氘反应是不能实用的（这个后面再说），但是托卡马克理论上可以真正产生能 量了。在这个大环境下，中国也不例外，在70年代就建设了数个实验托卡马克装置——环流一号 （HL-1）和CT-6，后来又建设了HT-6,HT-6B，以及改建了HL1M，新建了环流2号。有种说法， 说中国的托卡马克装置研究是从俄罗斯赠送设备开始的，这是不对的，HT6/HL1的建设都早于俄 罗斯赠送的HT-7系统。HT-7以前，中国的几个设备都是普通的托卡马克装置，而俄罗斯赠送的 HT-7则是中国第一个“超脱卡马克”装置。什么是“超托卡马克装置”呢？回过头来说，托卡马 克装置的核心就是磁场，要产生磁场就要用线圈，就要通电，有线圈就有导线，有导线就有电阻。 托卡马克装置越接近实用就要越强的磁场，就要给导线通过越大的电流，这个时候，导线里的电 阻就出现了，电阻使得线圈的效率降低，同时限制通过大的电流，不能产生足够的磁场。托卡马 克貌似走到了尽头。幸好，超导技术的发展使得托卡马克峰回路转，只要把线圈做成超导体，理 论上就可以解决大电流和损耗的问题，于是，使用超导线圈的托卡马克装置就诞生了，这就是超 托卡马克。目前为止，世界上有4个国家有各自的大型超托卡马克装置，法国的Tore－Supra，俄 罗斯的T-15，日本的JT-60U，和中国的EAST。除了EAST以外，其他四个大概都只能叫“准超 托卡马克”，它们的水平线圈是超导的，垂直线圈则是常规的，因此还是会受到电阻的困扰。此 外他们三个的线圈截面都是圆形的，而为了增加反应体的容积，EAST则第一次尝试做成了非圆型 截面。此外，在建的还有德国的螺旋石-7，规模比EAST大，但是技术水平差不多。
目录
核聚 变反应原理
磁 约 束 核 聚 变 原理
核聚变能源的优势
磁约束核聚变的未 来展望
NO. 1
核聚 变反应原理
核聚变反应原理
主要原理 反应条件 所需燃料 可控核聚变 的手段
常温下，原子核之间由于斥力很难靠近，而当高温时，原 子动能极大，可能使原子核间距非常小，从而发生核反应。 核聚变就像烧火，温度不够高，火很快就会熄灭，因此核聚 变需要核裂变提供高温，在高温中发生一定量的核聚变，从 而提供继续反应的温度。 氘与氚，氘在海洋中含量较为丰富，而氚则可以通过锂在中 子的轰击下获得，利用一定弄的的锂和氘理论上可以形成氘 -氚的链式反映，不过氘-氚反应极其危险，还有待改进。 目前使核聚变处于可控范围的手段主要有磁约束和惯性约束 两种，磁约束主要利用磁场，惯性约束则主要依靠激光使外 层气化，向内产生较大压力，再辅以高温发生核聚变
环流器等离子体的加热
欧姆加热
利用环流器等离子体中流通的，用于产生磁场旋转变换的环形电流IP，对等离 子体本身进行欧姆加热，这样的加热遵从理论上推广了的欧姆定律。随着温度的升 高，环形等离子体的电阻迅速降低（这一点和金属导体的行为相反），加热效率下 降。需要采取特殊措施，才有可能达到建造聚变堆所需的温度。目前，大量的实验 研究仍在继续进行。