托卡马克等离子体约束.ppt

托卡马克等离子体约束托卡马克等离子体约束核工业西南物理研究院核工业西南物理研究院, ,??成都成都 2007 2007 年年8 8月月 12 12 日于四川大学日于四川大学严龙文严龙文 2007 2007 年年8 8月核聚变与等离子体物理暑期讲****班月核聚变与等离子体物理暑期讲****班??人类生活对能源的需求人类生活对能源的需求??核聚变及受控核聚变原理核聚变及受控核聚变原理??等离子体约束的基本问题等离子体约束的基本问题??等离子体约束的各种模式等离子体约束的各种模式??等离子体输运与能量约束定标等离子体输运与能量约束定标??约束改善与边缘局域模控制约束改善与边缘局域模控制??总结和讨论总结和讨论内容摘要内容摘要人类生活对能源的需求日益增大人类生活对能源的需求日益增大能源消耗图表?自从人类学会如何使用能源使自己生活更加舒适和方便后,人们使用能源的能力和对能源的消耗就不断增加。?工业文明发展之后, 这种需求和增加就越来越快。?为了保持人类的舒适生活,现在对能源的消耗极大各种能源消耗的份额各种能源消耗的份额石油 35% 煤 % 天然气 % 核能 % 生物能 % 水能 % 现存能源种类其他能源:风能、太阳能、地热能、等 % ??古时,人类多使用太阳能、古时,人类多使用太阳能、风能、水能等自然能源,以风能、水能等自然能源,以及少量的树木等可再生能源及少量的树木等可再生能源??农业社会时,许多像树木一农业社会时,许多像树木一样的可燃烧物被使用,也有样的可燃烧物被使用,也有少量的煤、石油等化石燃料少量的煤、石油等化石燃料被使用。被使用。??工业文明之后,大量的化石工业文明之后,大量的化石燃料被使用,而且随着人口燃料被使用,而且随着人口的急剧增加和科学技术的发的急剧增加和科学技术的发展,将会出现了严重能源危展,将会出现了严重能源危机和污染问题。机和污染问题。 0 2 4 6 8 10 12 14 1990 2000 2010 2020 2030 mb/d -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Production Demand Imports as % of demand (right axis) 中国对石油的需求和产量中国对石油的需求和产量世界上石油资源的蕴藏量分布世界上石油资源的蕴藏量分布??世界上的石油资世界上的石油资源分布极其不均源分布极其不均衡,其中中东地衡,其中中东地区占有已探明储区占有已探明储量的量的??0 0??。。??中国是一个石油中国是一个石油储量相对贫乏的储量相对贫乏的国家。国家。各种化石能源的使用年限各种化石能源的使用年限??按照现在的消费按照现在的消费增长,化石燃料增长,化石燃料可供人类使用时可供人类使用时间分别为间分别为????煤: 煤: ???? 0 0年年??石油: 石油: ??0 0年年??天然气: 天然气: ??0 0年年??人类生活对能源的需求人类生活对能源的需求??核聚变及受控核聚变原理核聚变及受控核聚变原理??等离子体约束的基本问题等离子体约束的基本问题??等离子体约束的各种模式等离子体约束的各种模式??等离子体输运与能量约束定标等离子体输运与能量约束定标??约束改善与边缘局域模控制约束改善与边缘局域模控制??总结和讨论总结和讨论内容摘要内容摘要核聚变原理核聚变原理当两个轻原子核结合成一个较重的原子核时,会释放能量。我们称这种结合为聚变,放出的能量称为聚变能。在人工控制下的聚变称为受控聚变,释放受控聚变能量的装置,称为聚变反应堆或聚变堆。 D-D D-D 反应反应 D-T D-T 反应反应常用的核聚变反应轻核聚合反应: ? 1D 2+ 1D 2→ 2 He 3+ 0n 1 + ? 1D 2+ 1D 2→ 1T 3+ 1p 1 + ? 1D 2+ 2 He 3→ 2 He 4+ 1p 1 + ? 1D 2+ 1T 3→ 2 He 4+ 0n 1 + 故总结果: ?6 1D 2→2 2 He 4 +2 1p 1 +2 0n 1 + ?即每个氘核聚变后可产生约 的能量,是每个重核裂变释放能量 倍,单位质量的氘核聚变释放的能量比裂变大很多,这是聚变反应作为一种潜在新能源的突出优点。