托卡馬克是如何使核原料溫度上公升的?

時間 2021-05-30 00:06:15

1樓:

長江裡水的流速可以很快,但不代表水溫很高。托卡馬克的加熱問題曾經也是乙個很大的難題,一開始只有歐姆加熱,即利用等離子體本身的電阻來加熱,但本身電阻隨著溫度的公升高不斷變小,即加不進去了,換句話說能量利用率太低。

後來發展了各種波加熱,由於電子或離子都是繞著磁場迴旋運動的,這便有了迴旋頻率,可以在外界輸入相同頻率的電磁波從而引起共振吸收,這樣外界能量便輸入進去了,除了迴旋以外,等離子體還有各種大量的波動,例如阿爾芬波,同樣輸入相同頻率或在這一頻率範圍的電磁波輸入進去,引起這些波的共振吸收,從而提高溫度,這和微波爐加熱是一樣的,就是吸收電磁波加熱

另外就是最直接的,碰撞,直接輸入高溫度的粒子,讓其與等離子體激烈碰撞,從而提高溫度。

托卡馬克中等離子體的穩定是要高於一切的,大部分的研究都是基於如何減少各種不穩定性從而讓等離子體穩定的長時間的執行,所以交變電流是不可能的。

個人淺見,有不同理解相互交流。

2樓:葉仁

首先,你所說的溫度應該是儲能,儲能涉及密度。粒子對撞機裡單個粒子的溫度可以達到5億億度,托卡馬克中可以將密度為的氘加熱到一億度,作為對比,空氣密度為 。

等離子體的加熱方式有歐姆加熱,中性束注入加熱、低雜波加熱、電子迴旋波加熱、離子迴旋波加熱等。

歐姆加熱類似導體通電,因為等離子體存在電阻,電壓會使得等離子體溫度公升高。但等離子體溫度公升高後電阻率降低,歐姆加熱效率降低趨近於零,無法將等離子體加熱到更高的溫度。

為了繼續提高等離子體的溫度,發展了中性束注入加熱、低雜波加熱、電子迴旋波加熱、離子迴旋波加熱等新的加熱手段。

中性束注入是注入幾億度的高能中性粒子,粒子進入等離子體後部分被電離,部分穿透等離子體損失掉。被電離的部分會和本地等離子體發生庫倫碰撞,將能量傳遞給本底帶電粒子,進而加熱等離子體。

低雜波、電子迴旋波以及離子迴旋波加熱都屬於波加熱。電磁波是由變化的電場和變化的磁場構成的,其中,電場可以加速帶電粒子。

更專業的介紹可以看看石秉仁老師的《磁約束聚變:原理與實踐》。

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