磁约束聚变能源的发展机遇与挑战

磁约束聚变能源具有安全、经济和环境友好的优点,是未来理想的战略能源,可为“双碳”目标的实现做出重大贡献。磁约束聚变是利用磁场将氘和氚燃料以等离子体的形式约束并发生聚变反应,被认为有希望彻底解决人类的能源问题,也是中国核能发展的长远目标。当前中国正在积极参加国际热核聚变实验堆（ITER）的建设,支持国内ITER专项的物理和工程技术研究,在吸收和消化ITER经验的基础上,自主设计以获取聚变能源为目标的中国聚变工程试验堆（CFETR）。聚变能源开发难度很大,机遇和挑战并存,需要长期持续攻关。     

西湖国际磁约束聚变会议

正西湖国际磁约束聚变会议(The 7th International West Lake Symposium on Magnetic Fusion Research)于2013年5月6~10日在杭州召开。此次会议由浙江大学聚变理论与模拟中心主办。会议代表共89名,其中境外代表7名。来自中国、美国、意大利、日本、韩国的高校和科研机构代表     

水—磁约束等离子弧切割方法研究

提出了用水箍及磁场对等离子弧进行综合二次约束的原理，并通过不锈钢切割试验探讨了水－磁约束等离子弧的特性、切割质量和加工速度的一般规律，研究表明：这种二次约束方法兼具水约束和磁约束的优点，其约束效果及相应的切割效果都优于单一水约束 或磁约束所能达到的效果；利用水－磁二次约束也有助于降低喷嘴热负荷，提高喷嘴寿命与加工稳定性。     

我国激光惯性约束聚变实验研究进展

介绍国内自2000年以来的激光惯性聚变（inertial confrnementfusion,ICF）实验研究进展,主要内容为神光Ⅱ激光装置上的实验,也对刚建成不久的神光III原型装置上的实验作简要介绍。在神光Ⅱ激光装置上开展了多项的物理实验研究,进行了系列综合和分解实验,获得的主要实验技术指标为：黑腔峰值辐射温度超过二百万度;辐射驱动DT聚变中子产额达10^8和辐射驱动压缩DD燃料密度超过10倍液氘密度;辐射不透明的样品温度接近100eV。在神光Ⅱ装置上得到这些结果表明国内在惯性约束聚变研究方面取得了显著的进步。随着神光Ⅲ原型装置建造的完成,2007年在该装置上进行了首轮物理实验,开展了黑腔物理和辐射内爆物理实验,首轮实验的成功说明神光Ⅲ原型装置已具备实验能力。     

面向磁约束聚变实验的先进中子发射谱仪诊断的研究

本文评述了EAST和HL－2A托卡马克装置上开展的聚变发射中子谱仪研究的进展．面向等离子体物理研究和ITER装置中子诊断技术发展的最新需求,针对EAST和HL-2A托卡马克装置的低中子产额（10^9-10^11s^-1）场,设计和发展了全数字化的液体闪烁谱仪和芪晶体中子谱仪．进行了EAST和HL-2A放电实验聚变中子产额随时间演化规律的研究,开展了HL-2A装置上NBI辅助加热效果的评估和EAST聚变等离子体锯齿震荡的中子通量诊断．使用液体闪烁谱仪和芪晶体中子谱仪测量实现了EAST放电的芯部聚变离子温度诊断,首次将托卡马克装置实验中子能谱直接诊断离子温度的下限推到1keV以下．在EAST装置上建设的双环式球形阵列中子飞行时间谱仪将为托卡马克装置辅助加热和快离子物理研究打下坚实的基础．     

惯性约束聚变等离子体的光谱诊断（Ⅰ）

利用经过评估的原子结构和动力学参数,针对惯性约束聚变等离子体的局域和非局域热动平衡状态,计算了等离子体中的特征发射光谱,并分析其随等离子体温度密度变化的规律．研究发现离子特征谱线的共振线强度比值、伴线与共振线强度比值对等离子体温度变化很敏感,而特征谱线的线形函数对等离子体密度变化较敏感．这些性质可以用来诊断等离子体温度和密度状态．     

惯性约束聚变等离子体的光谱诊断（Ⅱ）

基于对惯性约束聚变等离子体特征发射光谱及其辐射线形的规律研究,分析了中国工程物理研究院最近几年的惯性约束聚变内爆实验测量结果,初步得到了一些发次对应的等离子体温度和密度状态,并且能够简单地判断靶丸内的掺杂物质氩与内壁涂的硫是否发生了混合．此外,发现一些发次的光谱来源于金腔壁的高温高密度等离子体区域,分析后推测这可能是由于多路激光打在金腔壁后,光斑区之间喷射的等离子体互相挤压产生的,即类似“十字架”的结构．     

惯性约束聚变中内爆稳定性问题

本文根据美国、日、英、法、俄、德等国关于惯性约束聚变（ＩＣＦ）的报导和对ＩＣＦ中稳定性重要意义的认识，对流体动力学不稳定性有关的一些主要问题做了分析与评述。归纳并论述了减小不稳定性等不良影响的对策。对今后应开展的研究工作也提出了初步看法。     

水－磁约束等离子弧切割方法研究

提出了用水箍及磁场对等离子弧进行综合二次约束的原理，并通过不锈钢切割试验探讨了水－磁约束等离子弧的特性、切割质量和加工速度的一般规律。研究表明：这种二次约束方法兼具水约束和磁约束的优点，其约束效果及相应的切割效果都优于单一水约束或磁约束所能达到的效果；利用水－磁二次约束也有助于降低喷嘴热负荷，提高喷嘴寿命与加工稳定性。     

托卡马克中聚变中子的能谱测量

大、中型托卡马克在D-D和D-T运行条件下聚变中子能谱测量具有重要意义。论述了几种最新的聚变中子能谱仪,评估了各种聚变中子能谱仪的优势、适用的范围和技术方面的局限性,并对即将建成的HL-2A(中国环流器二号A)托卡马克的聚变中子的泄漏能谱测量以及研究聚中子在通过中子倍增剂过程中的能谱变化,在聚变中子能谱诊断方面提供了几种可供选择的技术方案。     

一种简单多极磁约束的反应离子刻蚀装置的研究

本文叙述了多极磁约束的反应离子刻蚀装置。该装置具有结构简单，低损伤和各向异性刻蚀的优点。在射频率为１００ｗ，工作压强为１．３３（０．０１～１０）Ｐａ的氩气氛中，典型的离子密度为（１．０～１．５）×１０（１０）ｃｍ（－３），电子温度为１．９～４．１ｅＶ，等离子体电位１０—５０Ｖ，有磁场的离子密度比没有磁场的离子密度大几个数量级。它是一种具有广泛应用前景的等离子刻蚀装置。