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聚变简介

    聚变是轻核(主要是氢的同位素氘和氚)聚合成较重的原子核,同时释放出巨大能量的过程,太阳发光发热和氢弹爆炸就是这样的原理。聚变能的特点是:聚变反应释放出大量的能量(一升海水中的氘通过聚变反应可释放出相当于300升汽油燃烧的能量);聚变资源丰富(地球上海水中所含的氘,如果用于氘氘聚变反应可供人类用上亿年,而用于产生氚的锂也有比较丰富的储量);聚变的反应产物是比较稳定的氦。由于其固有的安全性、环境的优越性、燃料资源的丰富性,聚变能被认为是人类最理想的洁净能源之一。

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聚变研究历史与进展

    1919年英国物理学家阿斯顿(F.W.Aston)发现轻核聚变反应,并和卢瑟福(L.Rutherford)一起证实了轻元素以足够大的能量碰撞引起核反应的现象。10年后,阿特金森(R.Atkinson)和奥特曼斯(F.Houtemans)提出了太阳内氢原子在几千万度高温下聚变成氦的假设。第二次世界大战期间著名物理学家费米(E. Fermi)和爱德华•泰勒(E. Teller)提出了氢弹原理和核聚变反应堆的设想。早在氢弹爆炸前5年,英国帝国大学的汤姆逊(G. P. Thomson)就提出,利用箍缩效应使等离子体离开器壁,并加热到热核反应所需温度来控制热核反应的设想。同期前苏联也开展了类似的研究。为了解决环形等离子体的平衡问题,塔姆(I. E. Tamm)和萨哈洛夫(A. D. SaSharov)提出,在环形等离子体中通以大电流,所产生的极向磁场和环向磁场一起形成的磁场位形,可以约束等离子体。

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名词解释

    Additional heating (附加加热)
    除欧姆加热之外的附加加热。通常采用注入中性束或者射频波。同时也称为辅助加热。见:电子回旋共振加热(electron cyclotron resonant heating)、离子回旋共振加热(ion cyclotron resonant hea-
ting)以及低混杂加热(lower hybrid heating)。

    Adiabatic invariant (绝热不变量)
    当磁场随空间和时间变化足够慢时,保持不变的磁场中带电粒子的运动参量。

    Adiabatic compression heating (绝热压缩加热)
    磁场中的等离子体足够慢的压缩,而使等离子体粒子的某些运动参量(例如磁矩等)保持不变的过程称为绝热压缩过程,用绝热压缩使等离子体温度升高的方法。

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