可控核聚变与国际热核实验堆（iter）计划

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1、NuclearPowerR&D核电研发可控核聚变与国际热核实验堆(ITER)计划冯开明（核工业西南物理研究院，四川成都610041）摘要：介绍了我国能源的基本情况，核聚变能和可控核聚变的基本原理，以及国际热核聚变实验堆ITER的历史与现状。对我国磁约束核聚变的研究发展历程做了简要的回顾。关键词：可控核聚变；ITER计划；托卡马克中图分类号：TL62文献标志码：A文章编号：1674-1617(2009)03-0212-08ControllednuclearfusionandITERprojectFENGKai-ming(SouthwesternInstitut

2、eofPhysics，CNNC，ChengduofSichuanProv.610041，China)Abstract:ThebasicstatusofChineseenergysource,theprincipleofcontrollednuclearfusionandthehistoryandstatusofInternationalThermo-nuclearExperimentReactor(ITER)areintroducedbrieflyinthispaper.Finally,theresearchanddevelopmentcourseofmag

3、neticconfinementfusioninChinaarepresented.Keywords:controllednuclearfusion;ITERproject;tokamak能源是社会经济发展的物质基础，随着社的压力和核聚变研究进展来看，发展聚变能是改会的发展和人类文明的进步，人类对能源的需求善未来能源结构，推动在半世纪实现能源顺利换也越来越大。从化石燃料提供的能源来看，地球代的根本出路。经过近半个世纪的努力，国际聚上的化石燃料资源有限，煤储量有可能维持200变研究已经取得长足的进展，由欧盟、中、日、年左右，石油、天然气仅能维持几十年，所以从俄

4、、美、韩、印七方参与的国际热核聚变实验堆长远来看，核能将是继石油、煤和天然气之后的ITER计划，已经进入建设阶段。为此，国家有关主要能源，人类将从“石油文明”走向“核能文部门已经将磁约束核聚变研究列入国家中长期科明”。目前我国正在运行的核电站都是核裂变电技发展规划，推动我国核聚变研究的发展。站，核裂变虽然能产生巨大的能量，但远远比不上核聚变。另外，裂变堆的核燃料蕴藏极为有1　核聚变能是理想的能源限，而且存在棘手的废物处置问题。因此，核聚太阳的能量来自轻核聚变反应。太阳每秒将变能被称为人类未来的永久能源。6.57亿t氢聚变成氦，亏损的质量转化成巨大的从我国巨大

5、的能源需求、资源的限制、环境收稿日期：2009-04-13作者简介：冯开明(1952－)，男，研究员，聚变科学研究所副总工程师，从事聚变堆理论与设计工作。212核电研发中国核电CHINANUCLEARPOWER第2卷第3期2009年9月太阳能，成为支持太阳系统内一切活动的能量源段，到50年代末的技术解密，再到60年代后世界泉。氘-氚聚变反应将释放巨大的能量，一升海范围内很多国家合作参与的研究阶段。在磁约水中含30mg氘，通过聚变反应可释放出的能量束受控核聚变途径的探索方面，也经历了从快箍相当于300多升汽油的能量，而反应产物是无放缩、磁镜、仿星器等途径。从8

6、0年代开始，主要射性的。这就是说，１L海水可产生相当于300L集中于以托卡马克装置为主的研究途径上。虽然汽油的能量。一座100万kW的核聚变电站，每从发展聚变堆的角度来看，托卡马克目前仍有一年耗氘量只需304kg。据估计，天然存在于海水些关键问题需要通过实验加以验证，公认的是只中的氘有45亿t，把海水中的氘通过核聚变转化有它才具备建造实验性聚变反应堆的基本条件。为能源，按目前世界能源消耗水平，足以满足人[1]图1为托卡马克装置的主要部件示意图。类未来几十亿年对能源的需求。但是在地球上实现持续的轻核聚变反应，要求相当苛刻的条件。它要求产生热核聚变的等离子体维持

7、足够高的温度、密度的约束时间，达到劳逊条件（温度×密度×能量约束时间，或称聚变三乘积）。例如，实现氘-氚聚变反应的条件是：等离子体温度达20-32亿℃，同时粒子数密度达10m，能量约束时间超过1s。在这样极高的温度下，所有物质都变成完全电离的气体-等离子体。利用强磁场可以很好地约束带电粒子，将等离子体约束在一种特殊称为真空室的磁容器中，并将聚变燃料加热至数亿摄氏度高温，以实现可控聚变反应并获得聚变图1　托卡马克装置的主要部件示意图能。由于实现可控聚变的条件十分苛刻，因此，Fig.1　MaincomponentsofTokamakdevice聚变能源的开发和应

8、用被认为是人类科学技术史20世纪80年代以来,国际磁