> 数据图表

咨询大家1.2 磁约束性能存在差异,托卡马克成主流路线

2025-5-5
咨询大家1.2 磁约束性能存在差异,托卡马克成主流路线
1.2 磁约束性能存在差异,托卡马克成主流路线◼ 从核聚变实现方式上,除了类似于太阳或其他恒星的引力约束外,还有惯性约束和磁约束路线。其中,惯性约束包括激光约束、粒子数约束、Z箍缩驱动及弹丸弹射等;磁约束装置则主要包括仿星器、磁镜、托卡马克。惯性约束核聚变装置是利用驱动器产生的强激光、电子束或离子束等,从各方向照射到一个极小尺寸的聚变材料靶体上,使其在极短时间内达到劳逊条件。◼ 磁约束聚变堆原理是利用合适的磁场位型约束高温等离子体,使其达到并维持聚变反应的点火或自持燃烧条件,在氘氚聚变的自持燃烧条件下,无需外部加热,利用聚变产生的高能量阿尔法粒子自加热等离子体维持等离子体燃烧条件,并将聚变产生的中子携带的能量输出用于发电。◼ 在创造聚变反应环境方面,由于存在粒子逃逸/偏移、等离子体湍流等影响等离子体内部电流稳定性(进而影响高温环境稳定性)和能量约束时间的问题,影响聚变三乘积表现,因此磁约束装置的演化主要围绕着设计具备最佳约束性能的磁场位形而展开。而托卡马克以一种轴对称的环形磁约束位型,取得了最高的聚变三乘积,并因其优越的约束和稳定性而迅速发展。◼ 围绕提高等离子体关键参数,国际上先后探索包括仿星器、箍缩、磁镜在内的诸多技术路径,但均未达到期望的等离子体参数。1968年,英国T-3托卡马克实现1keV的等离子体温度,此后托卡马克成为聚变装置主流研究路线。图:磁镜图:仿星器示意图图:托卡马克装置概念图资料来源:张家龙等《磁约束可控核聚变装置的磁体系统综述》,华源证券研究4