人工核聚變為什麼不能維持足夠長的時間?

時間 2021-05-30 12:11:20

1樓:畢有熊

之前聽過乙個核工程材料方面的講座,也提到了托卡馬克不能長時間維持的問題。

主講老師說的乙個主要問題是聚變產生的中子輻射。中子這種粒子比較討厭,本身不帶電,所以就很難用電磁場束縛,對材料的穿透性也很強。同時,中子是無法單獨穩定存在的,會衰變成氫原子,兩個氫原子結合就成了氫氣。

這就導致反應堆外殼內部會慢慢出現氫氣泡,外殼材料變軟變脆!就像發起來饅頭一樣。長期下去裝置就漏了,所以無法長時間維持。

2樓:

目前托卡馬克裝置可以認為均沒有發生聚變裝置,因為等離子體溫度密度和能量約束時間不夠高。

大部分國家其實都能夠做出增益因子大於1的托卡馬克,但是太費錢了,所以大家都在等ITER或者CFETR。

較高引數放電時間長的裝置就是一百秒EAST了,好像是ECR加熱的裝置太熱熔化造成放電停止,等EAST解決了這個問題,放電時間應該還能更長。EAST現在是世界上研究長脈衝或者穩態放電的主要裝置之一。

3樓:李世民

仔細閱讀以下資料,你會發現聚變環流器非連續性最主要的原因是磁場約束不夠強大。

偏濾器清除一種是雜質,另一種是氦灰。

關鍵之處的是「」氦灰「」,氦灰的定義是核聚變反應產物,是處於核聚變環流器邊界的高能粒子,為了減少這些超出磁約束能力的粒子對容器的破壞,這就是偏濾器擋板的作用。

偏濾器只是核聚變邊界清掃工,並沒有很好地清除等離子體內部的雜質,等離子體會因內部雜質增加而失效。

所以了,磁場約束足夠強大才能使環流器核聚變反應更長,核聚變實驗約束到的反應溫度從資料上看只要5000度至一億度,等離子體持續時間只能九十秒就夠用了,核聚變發電階段卻需要達到一億度至五億度的高溫,約束時間也需要五分鐘左右,這樣子托卡馬克和仿星器的約束磁場強大需要比實驗翻一翻。

偏濾器(Divertor)是環形聚變裝置(例如:托卡馬克)的組成部分,這種裝置是用來把放電的外殼層內的帶電粒子偏濾到乙個單獨的室內,在此帶電粒子轟擊擋板,變為中性粒子被抽走。用這種方法能避免外殼層內的高能粒子轟擊主放電室壁從而避免了從室壁釋放出能夠冷卻放電的次級粒子。

影響約束區邊緣的磁場位形,用於把雜質/氦灰偏濾到靶室。偏濾器替換孔欄確定等離子體邊緣。

中文名偏濾器

外文名Divertor

領域核物理

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