美国核聚变重大突破，如何控制核聚变反应速度

1，如何控制核聚变反应速度

目前主要的几种可控核聚变方式：超声波核聚变激光约束（惯性约束）核聚变磁约束核聚变（托卡马克）托卡马克（Tokamak）是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字 Tokamak 来源于环形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnit）、线圈（kotushka）。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室（有点像轮胎），外面缠绕着多组一定形态的线圈。真空室内充入一定气体，在灯丝的热电子或者微波等预电离手段的作用下，产生少量离子，然后通过感应或者微波、中性束注入等方式，激发并维持一个强大的环形等离子体电流。这个等离子体电流与外面的线圈电流一起，产生一定的螺旋型磁场，将其中的等离子体约束住，并使其与外界尽可能地绝热。这样，等离子体才能被感应、中性束、离子回旋共振、电子回旋共振、低杂波等方式加热到上亿度的高温，以达到核聚变的目的。相比其他的磁约束受控核聚变方式，托卡马克的优势地位的建立来源于前苏联的T-3托卡马克的实验结果。1968年8月在苏联新西伯利亚召开的第三届等离子体物理和受控核聚变研究国际会议上，阿齐莫维齐宣布在苏联的T-3托卡马克上实现了电子温度 1 keV，质子温度 0.5 keV，nτ=10的18次方m-3.s，这是受控核聚变研究的重大突破，在国际上掀起了一股托卡马克的热潮，各国相继建造或改建了一批大型托卡马克装置。其中比较著名的有：美国普林斯顿大学由仿星器-C改建成的 ST Tokamak，美国橡树岭国家实验室的奥尔马克(Ormark)，法国冯克奈-奥-罗兹研究所的 TFR Tokamak，英国卡拉姆实验室的克利奥(Cleo)，西德马克斯-普朗克研究所的 Pulsator Tokamak。

目前人类无法控制

核聚变现在人类还无法控制和裂变可控制是截断反应链就可以了

如何控制核聚变反应速度

2，托卡马克装置

托卡马克(Tokamak)是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字 Tokamak 来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。相比其他方式的受控核聚变，托卡马克拥有不少优势。1968年8月在苏联新西伯利亚召开的第三届等离子体物理和受控核聚变研究国际会议上，阿齐莫维齐宣布在苏联的T-3托卡马克上实现了电子温度 1 keV，质子温度 0.5 keV，nτ=10的18次方m-3.s，这是受控核聚变研究的重大突破，在国际上掀起了一股托卡马克的热潮，各国相继建造或改建了一批大型托卡马克装置。其中比较著名的有：美国普林斯顿大学由仿星器-C改建成的 ST Tokamak，美国橡树岭国家实验室的奥尔马克(Ormark)，法国冯克奈-奥-罗兹研究所的 TFR Tokamak，英国卡拉姆实验室的克利奥(Cleo)，西德马克斯-普朗克研究所的 Pulsator Tokamak。2006年9月28日，中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的新一代热核聚变装置ＥＡＳＴ首次成功完成放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。ＥＡＳＴ成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。太阳的中心温度有1500万度，表面温度最高到6000度，但是由于压力巨大，聚变反应可以自然地发生。但是在地球上实现持续核聚变所需的条件要苛刻的多，只有在上亿度的高温等离子体环境下，才能实现自发的持续核聚变反应。在氢弹中，爆发是在瞬间发生并完成的，可以用一个原子弹提供高温和高压，引发核聚变，但是人类需要的是可控的核聚变，采用这种方式会使得聚变反应难以控制。所以一定很难想象，几亿度的高温，地球上有什么样的容器能装下它们然后让它们在其中缓慢地发生核聚变呢？这个问题并没有难倒科学家。20世纪50年代初，苏联科学家提出了磁约束的概念，并于1954年建成了第一个磁约束装置。这就是托卡马克(Tokamak)，它是俄语“磁线圈环形真空室”的缩写。托卡马克是一个由封闭磁场组成的“容器”，形状像一个放倒的轮胎。由于等离子体中每个粒子都是显电性的，带电粒子会沿封闭的磁力线做螺旋式运动，所以几亿度高温的等离子体就这样被约束在这种环形的磁场中。这种环形的磁场又叫磁瓶或磁笼，看不见，摸不着，也不接触有形的物体，因而也就不怕什么高温了，它可以把炙热的等离子体托举在空中。托卡马克装置的主要特点是采用很强的纵向磁场，跟等离子体电流本身产生的角向磁场合成了具有回转变换的螺距很大的螺旋型磁场。这种磁场位形基本上具备了等离子体的稳定三要素，即乎行磁场、磁阱和磁剪切，因而它能有效地克服各种宏观不稳定性。当然，受控热核聚变的研究也有其他的途径，例如惯性约束，它是利用超高强度的激光在极短的时间内辐照靶板来产生聚变。相比较而言，托卡马克类型的磁约束研究则领先于其他途径，是最有可能率先成功的可控聚变方式。

托卡马克装置

3，关于可控核聚变

具体可控核聚变最新进展到什么程度了这可不是我们一般人可知道的但有一点可以肯定一旦实现现阶段能源危机可以得到缓解

核能包括裂变能和聚变能两种主要形式。裂变能是重金属元素的质子通过裂变而释放的巨大能量，目前已经实现商用化。因为裂变需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少，而且常规裂变反应堆会产生长寿命放射性较强的核废料，这些因素限制了裂变能的发展。另一种核能形式是目前尚未实现商用化的聚变能。核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变，这种反应在太阳上已经持续了50亿年。氘在地球的海水中藏量丰富，多达40万亿吨，如果全部用于聚变反应，释放出的能量足够人类使用几百亿年，而且反应产物是无放射性污染的氦。另外，由于核聚变需要极高温度，一旦某一环节出现问题，燃料温度下降，聚变反应就会自动中止。也就是说，聚变堆是次临界堆，绝对不会发生类似前苏联切尔诺贝利核（裂变）电站的事故，它是安全的。因此，聚变能是一种无限的、清洁的、安全的新能源。其实，人类已经实现了氘氚核聚变——氢弹爆炸，但那种不可控制的瞬间能量释放只会给人类带来灾难。人类需要的是实现受控核聚变，以解决能源危机。聚变的第一步是要使燃料处于等离子体态，即进入物质第四态。等离子体是一种充分电离的、整体呈电中性的气体。在等离子体中，由于高温，电子已获得足够的能量摆脱原子核的束缚，原子核完全裸露，为核子的碰撞准备了条件。当等离子体的温度达到几千万摄氏度甚至几亿度时，原子核就可以克服斥力聚合在一起，如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间，这种聚变反应就可以稳定地持续进行。等离子体的温度、密度和热能约束时间三者乘积称为“聚变三重积”，当它达到1022时，聚变反应输出的功率等于为驱动聚变反应而输入的功率，必须超过这一基本值，聚变反应才能自持进行。由于三重积的苛刻要求，受控核聚变的实现极其艰难，真正建造商用聚变堆要等到21世纪中叶。作为21世纪理想的换代新能源，核聚变的研究和发展对中国和亚洲等能源需求巨大、化石燃料资源不足的发展中国家和地区有特别重要的战略意义。受控热核聚变能的研究分惯性约束和磁约束两种途径。惯性约束是利用超高强度的激光在极短的时间内辐照靶板来产生聚变。磁约束是利用强磁场可以很好地约束带电粒子这个特性，构造一个特殊的磁容器，建成聚变反应堆，在其中将聚变材料加热至数亿摄氏度高温，实现聚变反应。20世纪下半叶，聚变能的研究取得了重大的进展，托卡马克类型的磁约束研究领先于其它途径。托卡马克是前苏联科学家于上世纪60年代发明的一种环形磁约束装置。美、日、欧等发达国家的大型常规托卡马克在短脉冲（数秒量级）运行条件下，做出了许多重要成果。等离子体温度已达4.4亿度；脉冲聚变输出功率超过16兆瓦； Q值（表示输出功率与输入功率之比）已超过1.25。所有这些成就都表明：在托卡马克上产生聚变能的科学可行性已被证实。但这些结果都是在数秒时间内以脉冲形式产生的，与实际反应堆的连续运行仍有较大的距离，其主要原因在于磁容器的产生是脉冲形式的。受控热核聚变能研究的一次重大突破，就是将超导技术成功地应用于产生托卡马克强磁场的线圈上，建成了超导托卡马克，使得磁约束位形的连续稳态运行成为现实。超导托卡马克是公认的探索、解决未来具有超导堆芯的聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径。目前，全世界仅有俄、日、法、中四国拥有超导托卡马克。法国的超导托卡马克 Tore－supra体积是 HT－7的17.5倍，它是世界上第一个真正实现高参数准稳态运行的装置，在放电时间长达120秒条件下，等离子体温度为两千万度，中心密度每立方米1.5×1019，放电时间是热能约束时间的数百倍。　　-----------------------------------------

也许我的思路能行，聚变条件1高温2高压，显然要达到些条间需要很多能量，不用托卡马可加热，用裂变点火，就比较容易实现，在裂变站容器安装磁电圈通过电磁导管，把铀235少量带入托克马可聚变炉中，在线圈真空炉中慢慢连续加入氘气，让氘和氘聚变，在慢慢控制加入量，达到持续可控反应，通过磁约束将氘始终控制在容器中心反应，再屏蔽中子，通过蒸汽循环，进入容器内，达到屏蔽中子的目的，就能达到可控核聚变

关于可控核聚变