核聚变装置(人造太阳).ppt

地球上最容易实现的核聚变反应： D(氘) + T(氚) He(氦) + n(中子) n(中子) + Li(锂) He (氦) + T (氚) 实现上述反应的条件: 温度大于 一 亿度； 密度大于 2.5 x 10 20 m -3 能量约束时间大于 1-2 秒 * 核聚变装置简介 ASIPP 核聚变原理及其装置 中国核聚变装置 国际核聚变装置ITER ASIPP 假设世界人口将达到100亿 世界能源消耗很快将超过现有的能源资源 短缺的能源必须要有新的可供选择的替代能源 世界能源消耗 根据98年世界能源委员会发表的统计数据，按98年世界能源消耗量计算，已探明的可用储量： 石油 ~ 可用 50年； 天然气 ~ 可用 70年； 煤炭 ~ 可用 200年； 天然铀 ~ 可用 60年； 如果把全部资源纳入考虑 大约也只能用200~300年 能源是社会发展的基础； 化石燃料不仅储量有限，而且将造成严 重的生态环境破坏和污染； 预期200多年后，整个人类将面临一次能 源枯竭的严重问题； 因此，人类必须进行并尽快完成战略新 能源的开发研究！ 人类面临的能源问题 中国的能源问题 目前人口约13亿，2050年预期将达15~16亿； 人均能源消耗约为世界平均人均消耗的1/2；发达 国家的1/10；美国的~1/13； 中国人口约为美国人口的5 ~ 6 倍； 如果中国达到美国目前人均耗能水平，总的能源用 量将是现用量的13倍，相当于5~6个美国的总用量； 二氧化碳排放量目前美国第一，中国已居世界第二； 中国将面临更为严重的能源短缺和环境污染问题！ 核聚变能是人类可持续发展 最理想的清洁新能源 ASIPP 太阳上无穷尽的能量来源于氢H+H 核聚变反应 1H + 1H → 2D+ β+ +γ 1H + 2D→3He +γ 3He + 3He → 4He + 1H + 1H 太阳的聚变能量以光辐射形式进入宇宙，其中十亿分之一进入地球区域，约一半到达地球表面,功率约等于8.2 ×1010 MW, 相当于45万个长江三峡水电站的功率 4 4 6 一克铀235（核裂变燃料） ~ 1.8 吨石油 一克氘-氚（核聚变燃料) ~ 8 吨石油 一升海水 ＝ 300 升汽油 地球上大量的水使得聚变反应产生的能量无穷无尽! 可实现氘—氚核聚变反应 并释放出巨大聚变能 核聚变能源是人类未来 理想清洁的新能源 在极高温下 物质将成为完全电离的 高温等离子体 气体 等离子体 核聚变能 和 等离子体 三种约束极 高温热核聚变 燃料等离子体 的途径： 重力约束； 惯性约束； 磁约束； 三种约束途径 托卡马克——Tokamak 是一个 环形磁约束核聚变实验装置 ASIPP 磁约束 托卡马克 Tokamak — 是一种环形磁容器 磁约束 和 托卡马克 磁场可以约束带电粒子 磁容器可盛装和约束高温等离子体 构成托卡马克环形磁容 器的三个基本磁场： 纵向磁场； 极向磁场 等离子体电流磁场 等离子体电流 极向场线圈 纵场线圈 托卡马克环形磁容器的基本构成 Tokamak (托卡马克）— 是一种环形磁容器 开发聚变能的研究已在 托卡马克类型的实验装置上取得了突破性进展 ASIPP 托卡马克上开发核聚变能科学可行性已得到证实！ 最高温度达到 2-4 亿度； 最高聚变输出功率超过 　　16 兆瓦； 聚变输出功率/输入功率,已达到 1.25； 可以建造聚变实验堆ITER ASIPP 中国核聚变装置 我国磁约束聚变研究机构的演变 （1958-2008） HT-7超导托卡马克 HL-2A托卡马克 我国独立自主研制的世界上第一个全超导托卡马克装置 EAST EAST （Experimental Advanced Superconducting Tokamak） （实验的、先进的超导托卡马克） 项目名称 1997年国家科技领导小组同意立项， 2000年10月发改委批准开工报告，正式开工。 要求五年内建成；经费1.65 亿; 实际3.2亿左右 ASIPP 科学目标 建成一个具有非圆小截面的全超导托卡马克； 在其上实现高参数长脉冲和稳态运行； 使中国开发核聚变能的研究进入国际前沿； 为人类最终能够使用清洁而又无限的核聚变 能做出重要贡献。 Main Parameters of the EAST Nominal Upgrade Bo 3.5 T 4.0 T IP 1 MA 1.5 M