719-核能与z箍缩驱动混合堆-彭先觉.pptx

核 能与 Z箍缩驱动混合堆;提 纲;1 核能—未来能源的希望;1.2 核能及核能资源;1.2 核能及核能资源;1.2 核能及核能资源;1.2 核能及核能资源;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;1.3 各类核能源前景;2 Z箍缩驱动聚变裂变混合能源堆;2.1 Z箍缩概念;2.1 Z箍缩概念;2.1 Z箍缩概念;2.1 Z箍缩概念;金属套筒外表面的磁场压力; 一种典型的Z－Pinch实验 实验结构如图（2）所示: 即在阳极和阴极之间放置一金属套筒或金属丝围成的套筒（目的减少套筒的质量），套筒的外半径为r，长度为L，流经套筒的电流为I（是时间的函数）。 ;2.2 Sandia Z箍缩驱动能源研究概况;2.2 Sandia Z箍缩驱动能源研究概况;Sandia能源概念研究;Z-Pinch IFE DEMO (ZP-3, the first study) used 12 chambers, each with 3 GJ at 0.1 Hz, to produce 1000 MWe ;LTD（Linear transformer driver ）即线性变压器驱动器原型单路达到指标：电流1MA，电流脉冲前沿100ns，重复频率0.1Hz。 ;目前来看，Sandia并未解决高产额靶的设计技术途径问题。他们所展示的靶是借鉴激光ICF的靶，这种靶所需的条件在Z-Pinch驱动中(即使是激光驱动中)难以实现。他们也未提出科学合理的混合堆方案。因此， Z-Pinch驱动的能源研究，还处在艰难的探索之中。 Z-Pinch驱动的最大优势是： 能量充足 驱动器建造成本低 关键是要有正确的技术路线，特别是聚变靶的设计 ;2.3 Z箍缩驱动聚变裂变混合堆;2.3 Z箍缩驱动聚变裂变混合堆;2.3 Z箍缩驱动聚变裂变混合堆;2.3 Z箍缩驱动聚变裂变混合堆; 中物院的Z-Pinch研究; PTS装置外景;   水平放置 垂直放置; LTD+MITL LTD+阻抗变换 传统技术路线 总储能(MJ) 72 115.2 97.5 尺寸（R×H）(m) 32×20 35×8 50×15 LTD模块数量 1500 2400 — 开关数量(万) 3.6 5.76 0.36 单个开关电流(kA) ～ 63 ～ 63 — 电容器数量(万) 7.2 11.52 0.72 负载电流峰值(MA) 66 ～ 73 ～ 69 上升沿（10~90%）(ns) 187 161 158 绝缘堆电压(MV) — 5.7 ～ 7 真空区电感(nH) ～ 10 ～ 13 ～ 16 内爆动能(MJ/cm) 7.7 10.6 ～ 8 ;　聚变裂变混合堆是解决目前聚变技术应用于能源的关键途径。 如对磁约束，纯聚变装置造价很高，且材料难以承受高能中子的长期辐照； 如对激光驱动ICF，需建造约数MJ能量的高重频运行的激光器，同样有造价过高和难以长时间可靠运行的问题； 对Z-Pinch驱动ICF，纯聚变，需多个爆室，多台驱动器，造价也很高。每台驱动器中有十万量级（或更多）的电容器、开关，也存在长期运行可靠性问题。 总的来说，混合堆的应用，能够为解决技术困难，提高经济竞争能力作出重要贡献（如12个爆室变为1个爆室）。 ; 一种新型聚变驱动的次临界能源堆概念;鉴于聚变技术的复杂性和高投入，混合能源堆要能够在未来能源中发挥作用，其次临界能源堆部分必须很好地解决以下四方面问题： 必须能够持续地烧U-238及Th-232，解决铀釷的利用率问题，否则无法与热堆竞争； 必须要能够以天然铀为核燃料，解决核燃料的易获得性问题，否则无法与快堆竞争； 较长的换料周期（5年以上）和更简便、经济的核燃料循环技术，否则无法在经