微波等离子体波导中的第二类E波

1978年,卡皮察在接受诺贝尔奖金的讲演中阐述了除以托卡马克为代表的磁约束装置和激光核聚变装置外,还有他们所开辟的有希望获得受控热核反应的新途径,其装置称为nigotron. 这条途径可称为微波等离子体核聚变,它     

美国受控热核聚变的现状

近年来,美国的受控热核聚变研究取得了显著的进展。环形磁约束系统的进展最大。在Alcator-C上利用小直径孔栏使等离子体离开室壁的方法改善了等离子体的约束性。用增大等离子体大半径的方法亦可改善约束性。实验结果表明有可能建立具有较好运行特性的托卡马克反应堆。Alcator-C的最近实验是确定能量约束的精确几何比例特性。普林斯顿的大环托卡马克PLT利用低次混合波激发在1秒时间内激励电流200KA,亦即关闭欧姆加热变压器,只用射频激励电流来维持等离子体。     

聚变反应堆输出净功率调查

工程师们正在调查由核聚变反应堆产生持续电力的潜力,在未来几十年里希望有一个实验性工厂出现——在英国工程和物理科学研究协会(EPSRC)提供资金的项目中,伦敦大学玛丽皇后学院的研究人员在关注利用发自托卡马克装置的电力——即通过强磁场约束起反应的等离子体。国际热核聚变实验堆(ITER)财团目前正在法国建造一座托卡马克(受控热核反应装置),希望能产生出10     

向着核聚变迈进的重大超导应用课题

人类对受控热核聚变反应寄予很大的希望,因为它能给世界带来既干净又丰富的能源.在当今,有可能最先实现受控热核聚变反应的装置,是磁约束托卡马克系统,而超导进入这一系统,将挽回磁约束线圈上的巨大能耗。     

Ka波段五道外差时序多色仪测量HT-6B托卡马克电子迴旋辐射

我们于1983年12月提出并实验验证了外差时序多色仪的设想后,又进而研制了Ka波段五道外差时序多色仪并成功地应用诊断HT-6B托卡马克的电子温度时空分布。在磁约束受控聚变的研究中,等离子体电子温度的时空分布诊断对研究等离子二次加热,能量输运,MHD不稳定性的物理过程有重要意义。该诊断的主要手段之一是测量等离子体     

EAST超导托卡马克

EAST超导托卡马克是我国设计建造的国际上第一个建成的全超导托卡马克实验装置.EAST的建成填补了从短脉冲中型常规托卡马克向长脉冲大型超导托卡马克过渡过程中"中型超导托卡马克"的空缺.EAST具有国际热核聚变实验堆(ITER)类似先进技术,具有与ITER类似的超过1000 s的长脉冲高参数运行能力,是未来10年国际上极少数有能力在高参数条件下开展长脉冲聚变等离子体物理和工程技术研究的实验平台.EAST已经取得了超过400 s的偏滤器位形等离子体以及稳定重复的超过30 s的长脉冲"高约束模"等离子体,创造了新纪录.EAST致力于解决ITER及未来聚变堆高性能稳态运行相关的关键物理和工程问题.这些研究将为中国未来聚变实验堆的设计和运行提供重要的依据,并为未来建造稳态、高效、安全的托卡马克类型的聚变反应堆提供重要的工程技术和物理基础.     

半导体中的等离子体和螺旋波

等离子体是电离的气体。这是自然界中最广泛存在的一种物质状态。等离子体组成了星球、太阳、放电通道。例如,闪电就是放电。其实,对闪电进行观察之后,我们就可看到等离子体的形成过程。在各种气体放电管中,在喷气发动机的喷口中,在用于研究可控热核反应的“托卡马克”装置中,可以人工地造成等离子     

磁约束等离子体中的射频波电流驱动和流驱动

射频波可以进入聚变等离子体,通过无碰撞机制将能量和动量沉积于其中,在加热等离子体的同时,还可以驱动等离子体电流和等离子体流.等离子体电流的非感应维持是托卡马克类型聚变装置稳态运行的关键,而电流剖面的控制及等离子体流的存在对于抑制磁流体不稳定性、建立和维持高性能的约束模式至关重要,因此射频波电流驱动和流驱动在磁约束聚变等离子体物理研究中有重要意义.本文从等离子体中波与粒子相互作用的基本物理出发,对磁约束等离子体中射频波电流驱动和流驱动的研究现状、面临的挑战、以及可能的研究趋势进行了简要评述.几个关键问题被特别指出,包括:共振吸收机制与高密度下射频波电流驱动效率衰减的内在联系;非共振驱动机制的可行性探讨;从动量获取和动量弛豫的平衡关系出发探索共振机制下提高驱动效率的可能性;流驱动中射频波的直接驱动和间接驱动效应,尤其是射频波有质动力效应;射频波耦合和传播过程中复杂的非线性过程对电流驱动和流驱动的影响等.     

托卡马克边条件对低杂波传播的影响

一、引言低杂波加热是大型托卡马克辅助加热可能的重要手段之一。许多托卡马克装置都用Brambilla关于调相波导组的理论来设计波导系统。但Brambilla的波导理论没有考虑托卡马克隔板附近必然存在的密度快变,我们假定了一个更真实的模型,具体数值计算了隔板处等     

CT-6B托卡马克加热场电压反馈控制的初步实验结果

在托卡马克装置中,为了长时间维持稳定的等离子体,一个重要的任务是很好地控制等离子体的位移及电流值。通常,位移的控制都是采用垂直场负反馈的方法。类似的工作在CT-6B上也得到了初步的结果。而等离子体电流的控制经常使用多组电源分期程序地接入的方法来解决。近年来在ASDEX上也发展了反馈控制等离子体电流的方法。但两者的控制是无关地进行。我们在CT-6B装置上试验了用负反馈控制加热场电压的方法同时控制等离子体电流及位移的设想。本文给出上述控制的基本原理及初步的实验结果。     

CT-6托卡马克装置上的单极弧现象

远在受控聚变研究的早期阶段,就发现了受控聚变装置上的单极弧现象.但直到最近几年,这一现象才特别引起人们注意.这是因为,在一些托卡马克装置中又观察到单极弧的存在,而且在有的装置中,确认为金属杂质的主要来源.单极弧是由于放电室壁对等离子体所呈的负电位击穿的结果.在无磁场或磁场垂直表     

CT-6B托卡马克等离子体电流的反馈控制

CT-6B是一个小型无导电壳铁芯变压器托卡马克,它的等离子体电流由储能电容器组对铁芯变压器的初级绕组放电而形成.一个简单地用储能电容器作加热场电源的托卡马克的一般规律是在放电期间由于储能电容器上的电压不断下降,使等离子体电流无     

科学之窗

向受控核聚变迈进的一大步经过七年的艰苦筹建,美国普林斯顿大学等离子体物理实验室终于在1982年12月24日启动了价值31亿美元的托卡马克聚变实验反应堆(Toka-mak Fusion Test Reactor)。初次运转已将通常的氢加热到摄氏10万度以上,持续时间为1/20秒。下     

激光与未来的动力

六十年代的初期就有人提出用激光束加热热核燃料,把它们加热到数千万度乃至上亿度的超高温,——可以进行热核聚变反应的温度。苏联科学院以列别捷夫命名的物理研究院巴绍夫()的实验室及其它一系列科研机关都建立了能发生脉冲长度为十亿分之一秒的大型脉冲激光器,以提供强辐射能流作与坚实的靶丸发生相互作用的物理研究,从而使苏联科学院物理研究所能在1968年进行先驱性实验,把平面靶加热到数千万度,并首次在激光等离子中记录了中子。当时所作的理论研究表明,用激光辐射直接加热等离子体的方法来引爆高效热核反应,需要很高的脉冲能量,从能源的角度来说好处不可能很大。然而,热核反应的速度是随着靶丸密度的增大而加快的,为了提高     

托卡马克装置中清洗放电的马尔可夫性

在托卡马克型实验聚变装置中,高温等离子体的获得需要一个清洁的真空条件.在绝大多数装置中,这一条件通过大量的清洗放电来达到的.放电本身在一个相当长的过程中改善了自己.而在短的过程中,譬如说相邻两次放电间是否有影响,则是本文讨论的课题.在中国科学院物理研究所的CT-6托卡马克装置上,这种清洗放电采取了与正常托卡马克放电不同的低纵场,高重复频率的规范,以增强等离子体和壁的相互作用.在数千次清洗放电后,获得     

欧洲聚变实验的真正意义——访中国托卡马克专家

欧洲联合托卡马克(JET)于1991年11月8日和11月9日进行了3次放电,在全世界点燃了一场“聚变热”。这次实验的主要参数为: 环向主磁场为2.8万高斯; 等离子体电流为3.1兆安; 辅助加热采用中性粒子注入加热,注入功率为15.2兆瓦。在上述条件下,等离子体的离子温度为16.5千电子伏,电子温度为10千电子伏。放电时间为2秒,能量约束时间为1秒;     

面向聚变堆的托卡马克稳态先进运行模式的发展

人类文明和经济的持续快速发展有赖于新能源的发现和广泛应用。清洁、高效、几乎无尽的核聚变能源可以成为当前化石能源的有效替代,能够成为人类的终极能源。名为托卡马克(Tokamak)的磁约束装置是当前人类用于研究核聚变产生能源的主要方式之一。为了提高其运行的安全性和经济性,科学家们设计了多种能够使聚变等离子体长时间稳态运行的先进运行模式。这类运行模式的长足发展依赖于高温等离子体物理和核聚变相关技术等领域的研究进展,尤其是对于自举电流和外部驱动电流的研究。托卡马克稳态先进运行模式将成为未来国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)和中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)主要的运行模式。     

Alcator C超过劳孙判据

1983年11月初,美国麻省理工学院的受控热核装置Alcator C的劳孙参数nτ达到了8×10~(13)秒·厘米~(-3),首次超过劳孙判据(即热化氘氚等离子体中输出的聚变功率大于输入的加热功率的条件是离子密度n与能量约束时间τ的乘积须大于6×10~(-3)秒·厘米~(-3))。 Alcator C是一座紧凑的高场强托卡马克(其大、小半径分别为64厘米和16.5厘米,设计场强为     

“人造太阳”或破解“核电困局”

<正>近期,中国科学院等离子体物理研究所宣布,世界上第一个全超导托卡马克(EAST)东方超环实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行,创造了新的世界纪录。该装置是我国第四代核聚变实验装置,其科学目标是让氘和氚在高温条件下,像太阳一样发生核聚变,为人类提供源源不断的清洁能源,所以也被称为"人造太阳"。     

CT-6B托卡马克的辐射损失

等离子体能量平衡是当今托卡马克装置研究得较多的课题之一,为提高托卡马克的加热效率,必须了解能量损失机制,为此对CT-6B装置的能量损失进行测量。