环向等离子体转动对离子能量输运的影响

托克马克等离子体的能量反常输运是等离子体物理及受控热核聚变研究中多年未解决的难题.通常认为,等离子体湍动导致了反常输运.但是,目前依然不清楚:湍动是反常输运的唯一机制或仅为机制之一?因此,其它途径的探索依然是必要的.本文从经典途径分析了等离子体环向流动(或转动)对离子能量输运的影响.这里的基本思想是这样的:托克马克等离子体的转动可使等离子体等压强面(或等内能面)与磁面分离、等T_i面与磁面分离(T_i为离     

受控核聚变中的表面现象

核聚变等离子体与器壁的相互作用是核聚变材料研究中的重要问题,《受控核聚变中的表面现象》一文对等离子体与器壁表面相互作用中的几个重要物理过程作了介绍。     

Z箍缩等离子体X射线产生及应用分析

正MA级脉冲大电流通过丝阵或气体等负载放电时,负载被加热电离形成等离子体.等离子体在流过自身的轴向大电流产生自磁场的洛仑兹力作用下,向轴线作内聚运动发生自箍缩,最终在对称轴附近滞止,动能转换成等离子体内能,提高了等离子体温度,通过线辐射、复合辐射和轫致辐射产生脉冲强X射线[1]. Z箍缩(Z-pinch)等离子体终态形状为沿轴线的线状流体;θ箍缩是由角向电流引起的箍缩,其等离子体终态形态为沿角向分布的流体.     

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     

受控核聚变研究的进展和展望

核能包括重核裂变和轻核聚变所释放的能量。核裂变会产生长寿命放射性废物,由于公众的反对意见,它的发展受到了一定阻碍。核聚变能是取之不尽,用之不竭的能源。如果实现以氘为燃料的受控核聚变,则可获取2×10~(11)TW·a的核聚变能,若以每年20TW·a速度消费,则可以使用100亿年。如以氘-氚为燃料,也够使用3000万年。所以受控热核聚变一旦实现,世界能源问题就一劳永逸地解决了。它是相当安全的能源。燃烧等离子体一旦建立,任何运行事故都能使等离子体迅速冷却,从而使核聚变堆在短时间内熄灭。在等离子体中的储能非常低：小于1 GJ。它是相当清洁的能源,不产生化石燃料电站所释放的二氧化碳和氧化氮之类的燃烧产物,也不产生长寿命高放射性废物——锕系元素和裂变产物。氚具有放射性,但它的半衰期非常短,仅为12．3年。因此,从长远看,发展核聚变能源对我国乃至全球解决能源问题都是至关重要的。     

热核聚变架起了交流之桥

自从1951年,苏联就对热核聚变在民用动力生产方面有特殊的兴趣。当时,年轻的安德列·萨哈洛夫和已故的伊格尔·塔姆草拟了核聚变物理学和热等离子体磁约束原理。由已故的I.V.库尔查多夫领导过的一个小组已着手建造称作“а”的试验性的环形管反应装置。     

钛原子吸收振子强度F值的确定

在核聚变和等离子体物理中,对边界元素、以及靶丸原子参数、聚变等离子体过程的研究,振子强度是一个非常重要的物理量.因为从理论上解释等离子体的光谱特性、设计等离子体模型、预言等离子体行为、诊断等离子体的成分与性质都是必不可少的参量.此外,利用这个参量还可以为判断其它物理参数(如波函数等)的合理性提供判据.本工作选择了钛原子,采用束-箔技术通过测量能级寿命确定振子强度,得到了与我们利用量子力学理论计算相符合的结果.     

有界非均匀等离子体的色散关系

由于分析激光核聚变的吸收机制,近年来开展了对非均匀等离子体及有界等离子体不稳定性的研究,本文在推广前文耦合方程的基础上分析了有界非均匀等离子体的散射,求得了能体现有界等离子体特点的色散关系,并计算了由于非均匀与有界对布里渊散射带来的影响。     

钛原子的束箔激发光谱研究

较重钛元素的中性原子束箔光谱学的研究,不仅对原子物理学的本身研究有重要意义,而且对受控核聚变中的等离子体和托卡马克装置中的杂质成分诊断有着极其重要的物理意义.本文描述了利用本所200keV小型重离子加速器提供的钛离子束,用束箔光谱学技术研究了110keV带一个正电荷的钛离子与厚度为8.5μg/cm~2的碳箔相互作用激发光谱和能级寿命.其中有些光谱和能级寿命数据的实验结果还未见到文献报道.     

用束-箔方法确定ArⅡ和FeⅠ的吸收振子强度

在核聚变和等离子体物理中,对边界元素以及靶丸原子的参数、聚变等离子体过程的研究,振子强度是一个非常重要的物理量.因为从理论上解释等离子体的光谱特性、设计等离子体模型、预言等离子体行为、诊断等离子体的成分与性质都是必不可少的参量.此外,利用这个参量还可以为判断其它物理参数(如波函数等)的合理性提供判据.人们从实验上测定跃迁振子强度的方法主要有稳定弧(Stalilized arcs)发射测量和冲击管(shock tubes)吸收     

“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"。     

简讯

经过一年多的筹备,中国核聚变与等离子体物理学会于1980年12月在成都正式成     

TC-2/中性原子成像仪观测到等离子体片纵向振荡

2005年8月24日磁暴期间(Dst = -219 nT ), TC-2卫星上的中性原子成像仪(NUADU)观测到了绕近地等离子体片区磁力线作螺旋运动的全空间4π立体角离子通量分布. 在TC-2卫星历时34 min的多次穿越等离子体片过程中, 多个能量离子束事件均具有绕磁力线呈现两个对称环状离子通量分布特征. 在每一次穿越等离子体片过程中低频波探测器(LFEW/TC-2)都探测到了频率略高于低混杂波摸的哨声波摸合声的增强. 比较离子投掷角分布与磁场, 我们发现场向能量离子通量增强总伴随有等离子体片磁力线的尾向拉伸; 垂直磁力线方向的能量离子通量增强却伴随有等离子体片磁力线的地向压缩, 并出现总磁场强度的峰值. 由于平行和垂直磁力线的离子通量增强是间歇性地交替出现, 探测数据揭示了一种近地等离子体片磁力线的纵向振荡(磁力线的尾向拉伸和地向收缩)过程, 这有助于在近地等离子体片区域形成离子与场的相互作用区, 从而触发磁暴期间的连续极光亚暴.     

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。     

非理想等离子体的压强计算公式

受控核聚变已日益接近点火条件,对稠密的非理想等离子体基本性质的研究目前正广泛开展。维德诺夫(Vedenov)曾给出热力学平衡态的非理想等离子体的压强公式。实验室和天体等离子体往往处于非热力学平衡的定态。     

电子屏蔽和离子间关联对Pd-D系统中氘核聚变率的影响

van Siclen Dew和Jones曾计算过,自由氘分子的核聚变率为～10~(-70)/s,远小于可观测的水平(10~(23)/s)。但对钯等金属内的氘,考虑了离子间的关联作用后,其聚变率有显著提高。然而,只考虑电子屏蔽效应或离子间的关联作用,在通常条件下聚变率均达不到可观测的水平。本文同时考虑了电子屏蔽作用和离子间关联作用对氘核聚变率的影响。     

对受控核聚变研究途径的再思考

本文将目前受控核聚变的研究途径分成三大类 :磁约束核聚变 (MCF)、惯性约束核聚变 (ICF)和非常规核聚变途径 .并对三类聚变途径进行分析讨论 ,指出在研究受控轻核聚变时应该结合对原子核结构的研究 ,重视对非常规核聚变途径的探索 ,尤其是对 μ子催化核聚变的研究 .文章还指出了下一步 μ子催化核聚变的主要研究方向 .     

激光等离子体电子密度测量的新方法

等离子体电子密度的测量是激光等离子体诊断中的基本问题,对激光核聚变和X射线激光等研究领域都很重要.特别在X射线激光研究中,由于电子密度的大小对X射线激光增益有很大影响,所以显得尤为重要.已有的测量方法有斯塔克展宽法等.这里,我们提出一种通过谱线强度测量电子密度的新方法.这可以弥补斯塔克展宽法在电子低密度区失效的不足,而且通过选择不同的元素作为测量对象,可以测量不同密度区域的电子密度.     

介质阻挡放电在微型化光谱和质谱分析中的研究进展

介质阻挡放电(DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电, 又称无声放电. 其最显著的特点是能够在高气压(大气压)下产生低温等离子体, 从而省去了真空装置. 该技术目前已经被广泛地应用于臭氧合成、尾气处理、聚合物表面改性、薄膜生长、等离子体显示等诸多领域. 近年来, 人们开始关注介质阻挡放电技术在分析科学领域中的应用, 并取得了一系列新进展. 在介质阻挡放电技术中, 当放电电极两端施加足够高的交流电压时, 电极间的气体会被击穿而形成低温等离子体. 由于介质阻挡放电所产生的高能电子在与周围气体分子的碰撞过程中, 可产生大量的自由基或离子, 这一特点决定了DBD在分析科学领域中的潜在应用.     

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。