热核聚变技术_百度百科
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热核聚变技术
热核聚变技术，核聚变，即氢原子核（和）结合成较重的原子核（）时放出巨大的能量。热核反应是爆炸的基础，可在瞬间产生大量热能，但目前尚无法加以利用。如能使热核反应在一定约束区域内，根据人们的意图有控制地产生与进行，即可实现受控热核反应。这正是目前在进行试验研究的重大课题。受控热核反应是的基础。聚变反应堆一旦成功，则可能向人类提供最清洁而且又是取之不尽的能源。
热核聚变技术简介
热核聚变技术，作为面向未来的热核聚变技术，也许需要30年到50年以后才能够成为稳定的能源供应。中国正积极参与到国际能源科技合作项目计划中，同时还超前部署国内相关的技术研发工作。
热核聚变技术原理
热核聚变是指由质量小的，主要是指或，在一定条件下（如和），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。如果是由重的原子核变化为轻的原子核，叫，如原子弹爆炸；如果是由轻的原子核变化为重的原子核，叫，如太阳发光发热的能量来源。
热核聚变技术应用
1、的发生条件，产生可控核聚变需要的条件非常苛刻。我们的太阳就是靠核聚变反应来给太阳系带来光和热，其中心温度达到1500万摄氏度，另外还有巨大的压力能使核聚变正常反应，而地球上没办法获得巨大的压力，只能通过提高温度来弥补，不过这样一来温度要到上亿度才行。核聚变如此高的温度没有一种固体物质能够承受，只能靠强大的磁场来约束。此外这么高的温度，核反应点火也成为问题。
2、核聚变的反应装置目前，可行性较大的可控核聚变反应装置就是。
托卡马克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。
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。中国也有两座核聚变实验装置。
3、核聚变的优劣势
（1）.核聚变释放的能量比核裂变更大
（2）.无高端核废料
（3）.可不对环境构成大的污染，而且反应过程容易控制，核事故风险极低！
（4）.燃料供应充足，地球上重氢有10万亿吨（每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油）
（5）.无法用作核武器材料也就没有了政治干涉！
劣势：反应要求极高，技术要求极高
从理论上看，用核聚变制造武器和提供部分能源，是非常有益的。但目前人类还没有办法，对它们进行较好的利用。
对于核裂变，由于原料铀的储量不多，政治干涉很大，放射性与危险性大，核裂变的优势无法完全利用。截至2006年，核能（核裂变能）发电占世界总电力约15%。说明了核裂变的应用的规模之大，更能说明优势比核裂变更大的核聚变能源前景更加光明。科学家们估计，到2025年以后，核聚变发电厂才有可能投入商业运营。2050年前后，受控核聚变发电将广泛造福人类。
热核聚变技术ITER计划
中国日，正式加入()计划，并与ITER计划其他六方一道签订该计划联合实施协定及相关文件，正式启动实施ITER计划。科技部官员表示，中国加入ITER计划既是从根本上解决能源问题的战略需要，也有多方面现实意义。
中国加入ITER计划带来的多项现实意义主要包括：一是ITER计划是中国有史以来参加规模最大的国际科技合作项目，通过参加ITER的建造和运行，全面掌握相关知识和技术，使中国有可能在较短时间赶上研究世界先进水平，大大加快中国聚变能开发进程。
二是ITER是核科学技术、技术、大功率微波技术、技术、束技术、复杂系统控制技术、机器人技术、精密加工技术等综合集成，可拉动中国相关领域技术发展。
三是中国对ITER建造的贡献中，将近百分之八十是以国内制造的实物部件形式实现，这对提高中国企业技术能力和国际竞争力也是个难得的机会。
四是中国全面参加ITER建设和实验，可全面掌握ITER的知识和技术，从而培养一批聚变工程和科研人才。
五是中国参加实施ITER计划，配合国内必要的基础研究、聚变反应堆材料研究、聚变堆某些必要技术研究，有可能在较短时间、用较小投资使中国核聚变能研究在整体上进入世界前沿，为中国自主开展核聚变示范电站研发奠定基础。
ITER计划是目前世界上仅次于国际空间站的又一个国际大科学工程计划。该计划将集成当今国际上受控磁约束核聚变的主要科学和技术成果，首次建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆，是人类受控核聚变研究走向实用的关键一步，因此备受各国政府与科技界的高度重视和支持。[1]
热核聚变技术项目建设
虽然计划和愿望是美好的，但是自1985年美、苏和欧洲开始筹划设计以来，经历了35年的时间，在此期间经历了太多的磨难，这项预期耗资100亿的项目，所需要的开支越来越庞大，使得世界各国有些不堪重负。目前总共有7方参与这个计划，包括欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度等33个国家，此前加拿大曾参与其中，但随后退出，其退出的原因也是因为它的耗资太过巨大，超出了加拿大的承受能力。
与此同时的是，在实验过程中，这项计划也遭遇到了非常严重的困难，很多技术上的难题难以解决。一位热核科学家表示，在2020年之前这项实验可能无法启动，如果要想发电至少要等到2040年。这样的时间表，使得参与该计划的各国产生了犹豫。法国南部城市卡达拉舍的ITER项目建设基地绿色和平组织的首席英国科学家道格拉斯说道：“我们对这项计划能否继续实施真的非常怀疑，但这项计划绝非是用金钱所能衡量的，我们要想摆脱能源危机，摆脱对碳的需求，就必须将这项计划进行下去。”
国际热核计划的技术部副部长大卫-坎贝尔说道：“这的确是一个巨大的挑战，我们都希望有支付终结的那一天，但目前来看，它的继续进行的确需要更多的支持，而在未来，对我们的利好消息就是它将接管发电。”
ITER项目建设在法国南部城市卡达拉舍（Cadarache），反应堆高一百八七英尺，而重量是2.3万吨，是埃菲尔铁塔的3倍。
热核聚变技术项目进展
国际热核聚变实验堆（ITER）组织理事会正式通过了《基准文件》，ITER组织理事会主席叶夫根尼·威利科夫表示，这标志着ITER计划进入决定性阶段。
日，ITER组织发布公报称，来自欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度七方的理事以及一名国际原子能机构的观察员参加了27日至28日在该组织所在地、法国南部的卡达拉舍举行的特别会议，最终通过了《基准文件》，该文件包括两项重要内容，一是项目预算，二是项目时间表。
ITER是为验证全尺寸可控核聚变技术的可行性而设计的，其原理类似太阳发光发热，即在上亿摄氏度的高温条件下，利用氢的同位素氘、氚的聚变反应释放出巨大能量，从而为人类提供可持续发展的洁净能源。ITER实验堆高度为24米，直径30米，计划产生等离子体的体积为840立方米，维持时间为400秒，聚变能500兆瓦。输出与输入能量比最低为10∶1，最高可达到30∶1。
在时间表方面，ITER组织决定放弃其原定于2018年获得第一个等离子体的目标，将时间推迟为2019年11月。预计2026年之后才会开始关键的氘、氚核反应。在预算方面，欧盟将为该项目追加最多不超过85亿美元的额外资助，该项目的总预算将达190亿美元。
该会议也提名日本物理学家本岛修为ITER组织新的总干事，以接替从2005年11月起担任ITER组织总干事的池田要。
此外，ITER也将测试很多与聚变有关的关键技术，包括加热、控制和远程管理，这些都是全尺寸核反应需要的技术。如果ITER获得成功，下一步将建立商用的反应堆，可能又再需要花费10年多的时间。
日，参与ITER计划的七方草签了与该计划有关的一系列合作协议，同年11月签署了ITER条约。日，该条约正式生效，标志着ITER组织正式成立，ITER计划进入正式实施阶段。[2]
热核聚变技术EAST
热核聚变技术简介
EAST由实验“Experimental”、先进“Advanced”、超导“Superconducting”、“Tokamak”四个单词首字母拼写而成，它的中文意思是“先进实验超导托卡马克”，同时具有“东方”的含意。EAST装置是我国自行设计研制的国际首个。
热核聚变技术最新进展
日，中国科学院等离子体物理研究所宣布，国家大科学装置——世界上第一个全超导托卡马克(EAST)东方超环再传捷报，实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行，创造了新的世界纪录。
这标志着，EAST成为世界上第一个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的托卡马克核聚变实验装置。
这一里程碑性的重要突破，表明我国磁约束聚变研究在稳态运行的物理和工程方面，将继续引领国际前沿，对国际热核聚变实验堆(ITER)和未来中国聚变工程实验堆(CFETR)建设和运行具有重大的科学意义，同时为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。[3]
．搜狐网[引用日期]
．搜狐网[引用日期]
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德国人造太阳聚变堆点火，1.5亿℃高温震惊世界
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　　三体网【宇宙印象专栏】(谢顿)人造太阳聚变堆堪称人类制造的最精密、最复杂的机械，是用来模拟太阳的核聚变，我们能够从中获得源源不断的能量。太阳的核聚变原理由质量轻的原子在超高温条件下，发生原子核互相聚合作用，1千克氘全部聚变释放的能量相当1.1万吨煤炭。但是太阳核聚变不可控，德国科学家研制的Wendelstein 7 x人造太阳聚变堆属于可控核聚变装置，通俗地说，让氢弹在反应堆中&爆炸&释放能量。氢弹是不可控制的核聚变，Wendelstein 7 x属于可控的，想想就知道其中的难度有多大了。
　　Wendelstein 7 x人造太阳聚变堆等离子高温运行时间为30分钟，声称是更安全、更有效地引导等离子体。为什么等离子体如此重要，因为温度太高了，中空的金属腔利用磁场控制等立体流，等效温度达到1.5亿摄氏度。如此高温完全无法用任何材料控制，因此只能用磁场引导。
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据英国广播公司7日报导，可控核聚变实验已经取得了具有里程碑意义的突破：输出能量超出输入能量。在9月底，美国利弗莫尔国家实验室的国家点火装置(National Ignition Facility)利用192束高能激光聚焦到氢燃料球上，创造高温高压以点燃核聚变反应。在试验中，反应释放出的能量超过了氢燃料球吸收的能量，此前，中国的&东方超环&托克马克装置也曾实现输出能量大于输入能量，但和美国国家点火装置存在一定差距。
国家点火装置
国家点火装置的靶室（192束激光聚焦在小小的氘-氚靶丸上）&
据研究小组的报告称，在&点火&过程中，工程师们直接将点火装置的激光对准了含有氘和氚原子的燃料球，激光器随后以接近太阳中心的温度对原子进行加热。国家点火装置惯性约束聚变副主任约翰&爱德华兹表示，他们需要在一个非常可控的方式下利用激光束快速加热（点火要求在十亿分之一秒内），使目标物的最外层发生爆炸，目标物的剩余部分在强烈内爆的驱使下，内部燃料瞬间压缩，形成冲击波，进一步加热中心区域的燃料，导致可持续性燃烧，进而产生巨大能量。
作为&点火&目标的燃料球，球的直径大约2毫米，含有氘和氚原子
&点火&设备
尽管在试验过程中遇到了一些障碍，但英国广播公司报导说，本次试验依旧做到了能量输出大于输入，这对于聚变的研究可谓是突破性的，将进一步推动聚变能的研究。
1992年7月，时任美国总统克林顿宣布美国继续暂停核试验，同时责成能源部探索在不进行地下核试验的情况下确保美国核弹头先进、可靠和保密的其他途径。在此情况下，国家点火装置应运而生。该计划自1994年启动，于1997年正式开始工程建设，2009年竣工，并在2010年开始点火试验。整个用于容纳国家点火装置的建筑物长215米，宽120米，相当于三个足球场是目前世界上最大的激光聚变机器。有估算称，国家点火装置总预算达到70亿美元。
国家点火装置的设计初衷是用于测试核武器可靠性，是美国&无爆炸核试验&不可或缺的部分。国家点火装备还被用来保证美国的能源安全。科学家希望从2010年开始借助国家点火装置来制造类似太阳内部的可控氢核聚变反应，最终用来生产可持续的清洁能源，这与我国的&神光&计划较为类似。
国家点火装置还被用来模拟超新星、黑洞边界、恒星和巨大行星内核的环境，进行科学试验。这些试验大部分不会保密，将为科学界提供大量此前无法获取的数据。
科研人员正在检查相关机器
为国家点火装置激光器的7680个闪光灯提供电能的超过160公里的高压电缆
在去年7月5日，国家点火装置曾经将192束激光束成功融合成一个单一脉冲，产生了1.8兆焦耳的能量和500万亿瓦的峰值功率，相当于美国在任何特定时刻内全国耗电量的1000多倍，成为人类历史上发射的能量最大的激光脉冲。在聚变能研究领域，国家点火装置以成为&第一个突破平衡点的设施&为目标。突破平衡点指产生的能量大于启动它所需要的能量，即&能量增益&，而这是半个多世纪以来核聚变工作者梦寐以求的目标。本次实现能量&盈余&，意味着国家点火装置离实现该目标又迈进了一步。
尽管如此，由于受到种种压力，国家点火装置不得不于2012年末将工作重点由聚变能研究领域重新转回到核武器试验上。据当时《自然》在线版报道，主要原因是部分美国政府官员认为，激光核聚变与产生电能尚有距离，同时还夺走了其他领域本来就不宽裕的资金。但多数科学家非常难以接受这个伟大的清洁能源之梦就此夭折，他们对国家点火装置的研究进展进行辩护，也对美国政府的决议大加抨击。
此外，目前国际社会&反核&声浪依然极高，因此绿色和平组织等机构也提出了将用于研究核聚变的资金转移出来研究风能及波浪能发电技术的要求；加之美国国家点火装置与美国核武器计划有关联，该项目也遭到了一些反核武人士的反对。
国家点火装置外景
可控核聚变被誉为清洁能源领域的&圣杯&。经过计算发现，1升海水中提取出的氘完全聚变反应，放出的能量能达到100倍数量级的汽油燃烧释放的能量，因此若实现可控核聚变，人类将在一个相当长的历史时期内无需担心能源问题。半个世纪以来，可控核聚变研究经历了无数次的挫折，但各国并未放弃该领域的研发工作。除了美国国家点火装置之外，俄罗斯、法国等国也纷纷设计了T-15、Tore-Supra等各种可控核聚变装置，并取得了一定的进展.
我国在该领域处于世界前列，设计了&东方超环&等托卡马克聚变装置以及&神光I&、&神光-II&等可用于核聚变试验的固体激光器，进行了多项研究；而&东方超环&装置也在上个月再次进行了实验，成功验证了一些技术。
东方超环（EAST）是世界上首个全超导托卡马克可控核聚变装置，2007年通过验收，2010年取得了重大的科技成果：大于60倍的能量约束时间高约束模式（H模）等离子体放电（输出能量大于输入能量60倍，世界其他此类装置中，这个H最大也不到2），维持时间长达6.4秒；100秒1500万度长脉冲等离子体放电（目前最高温度达4000万度）；最高等离子体平均电流达1兆安。这三项都处于国际领先水平，主要瓶颈已经突破，下一步的计划是实现1亿度温度和1000秒放电时间，然后就可以建设聚变堆了。
我国&东方超环&聚变装置
此外，中国、美国、俄罗斯等多个国家和国际组织也在聚变研究领域展开了合作，计划在法国建设一个名为ITER的核聚变实验堆，并为建设未来的聚变电站做好技术准备。根据同ITER组织达成的协议，中国承担了ITER装置近8%的采购包，包括包层壁、线圈导体等12个任务，基本涵盖了ITER核心关键部件。
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分为与能，前者已经被人类加以利用用来发电，而裂变堆的核蕴藏极为有限，不仅产生强大的辐射，伤害人体，放射性核废料的处理也一直是让人头疼的难题。与之相比，辐射极少，且核聚变可以说是取之不尽，用之不竭。核聚变是新能源，但核裂变不是新能源
核聚变能简介
核聚变反应是从中提炼的的同位素氘。每1升中所蕴含的氘如果提取出来，发生完全的，能释放相当于300升汽油燃烧时释放的。以此推算，根据目前世界能源消耗水平和存量，能可供人类使用数亿年，甚至数十亿年。
日，欧洲的科学家在英国首次成功地进行了实验室里的受控热试验，从而揭开了核聚变能利用的序幕。是指由的链式反应所产生的。它有两种来源：一种是由重释放出来的；一种是由轻原子产生出来的。是两个或两个以上的较轻（如氢的两种氘和氚）在等特定条件下聚合成一个较重的原子核时释放出巨大的反应。因为这种反应必须在极高的温度下才能进行，所以又叫。据计算。每千克核完全裂变可以放出93.6万亿焦的热量，相当于3200吨标准燃烧放出的热量。而每千克热聚变放出的热量是核裂变所释放的4倍。可见能是一种崭新的能源。
核聚变能聚变原理
能是模仿太阳的原理，使两个较轻的结合成一个较重的核并释放。1952年世界第一颗爆炸之后，人类制造成为现实，但那只是不可控制的瞬间爆炸。能试验装置实际上就是在磁容器中对氘和所发生的进行控制。
核聚变能聚变反应
是指在条件下，两个轻核以极高的热速度相互碰撞，发生核聚变，形成一个较重的，并释放出。因必须在极高的压力、温度条件下，轻核才有足够的动能去克服斥力而发生持续的聚变，因此，聚变反应也称“热”或“”。
的原料主要是氢、氘和氚。氘、氚都是。是取得核能的重要途径之一。用原理造出来的是靠先爆发一颗核裂变弹而产生的高热，来触发核聚变起燃器，使得以爆炸。
实现的条件更苛刻。当两个带的球相互接近时，它们会互相排斥，只有使用更大的力才能使两者互相接近。也是这样，由于所有的都带，当两个原子核越接近时，其斥力越大。为了使两个核发生，必须使两个的一方或双方有足够的，以克服它们之间的斥力。而核子之间的吸引力————是，只有当两个相互接近达到约万亿分之三毫米时，核力才能起作用。这时由于大于斥力，使两个聚合到一起，并放出巨大的。
核聚变能前景
与传统的相比，能具有清洁和易采集的特点。每一升水中约含有30毫克，通过产生的相当于300升的。地球上仅中就含有45万亿吨氘，足够人类使用上百亿年，比太阳的寿命还要长。万元熙代表说，由于能耗资巨大，技术难度超高，世界各国必须携手才能取得突破性进展。中国已正式加入由美国、欧洲、日本、韩国和印度等组成的国际合作项目，共同开发能反应堆。这一项目耗资100亿美元，中国投入价值40亿元人民币的自行研制的设备。
核聚变能背景资料
国际（ITER）计划也被称为“”计划。1985年，在美、苏首脑的倡议和国际能机构（简称IAEA）的赞同下，重大国际科技合作计划ITER（即International Thermonuclear Experimental Reactor））得以确立，其目标是要建造一个可自持燃烧（即“点火”）的实验堆，验证聚变反应堆的工程可行性。
ITER计划独立于IAEA之外，最初由俄、日、美、欧四方共同承建。2003年2月，在俄罗斯圣彼得堡召开的“ITER第八次政府间谈判会”上，中国宣布作为全权独立成员加入该计划谈判。这意味着中国承诺承担ITER工程总造价46亿欧元的10%，并享受全部知识产权。
日在欧盟总部布鲁塞尔，中国、欧盟、美国、韩国、日本、俄罗斯和印度7方代表共同草签了《成立国际组织联合实施国际热核聚变反应堆（ITER）计划的协定》，这标志着ITER计划实质上进入了正式执行阶段，也标志着我国实质上参加了这一计划。
与国际空间站研究、欧洲加速器、研究等项目一样，ITER计划也是一个大型的国际科技合作项目。它的实施结果将决定人类能否迅速地、大规模地使用能，从而可能影响人类从根本上解决能源问题的进程，因此意义和影响十分重大。
中国核学会于1980年正式成...
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