磁約束
既然在地球引力的條件下不行,用實物制成的容器也不行,科學家就采用由封閉磁場組成的“容器”,來約束電離了的等離子體。這種容器又叫磁瓶或磁籠,它由磁力線組成,看不見,摸不著,不怕高溫烈火燒。用磁場實現(xiàn)聚變的方法稱為磁約束。
20世紀50年代初期,前蘇聯(lián)科學家塔姆和薩哈羅夫,提出托卡馬克的概念。托卡馬克是磁線圈圓環(huán)室的俄文縮寫,又稱環(huán)流器。第一個托卡馬克裝置,1954年在前蘇聯(lián)庫爾恰托夫原子能研究所建成。在此之前,從1946年開始,其他的磁約束概念也曾相繼提了出來。
在托卡馬克裝置中,聚變反應是在圓環(huán)形的聚變反應室內進行的。這個室像一個汽車輪胎的內胎一樣。圓環(huán)上繞的線圈產生的強磁場,使等離子體保持在圓環(huán)的中心,不會和圓環(huán)的內壁接觸。首先用感應產生的大電流,對等離子體進行加熱。這種加熱是利用等離子體有電阻的特性進行的,所以又叫電阻加熱或歐姆加熱。但是隨著溫度的升高,本已微弱的等離子體電阻又急劇下降。所以用歐姆加熱,在一般情況下很難使等離子體內的離子溫度超過1000萬℃。因此需要在歐姆加熱的基礎上,對等離于體進行二次加熱。可以采用注入具有很高能量的不帶電的原子束,即中性束的辦法。1978年美國科學家用這個辦法,將等離子體加熱到7000萬℃取得了令人鼓舞的成績。此外還可以用離子回旋共振加熱等方法,其所需的設備比中性束注入要簡單,但也有一些新的技術問題。這些加熱方法均會使約束時間縮短。
等離子體
聚變能量釋放的因素
|