原子物理学在核聚变研究和开发中作用.PDF

专门报告 原子物理学在核聚变的研究与开发中的作用 核聚变开发的下一步 对原子物理学研究提出新要求 R.K .Janev 在建立聚变反应堆的科学技术基础时，涉及到几 点火和燃烧控制，以及等离子体诊断技术等许多重要 个大学科。 领域，都涉及原子物理学。 等离子体物理学和相关的等离子体技术(包括大 上述四个科学技术领域，虽然没有完全包括正在 型超导磁体)主要处理高温等离子体的产生和约束、 进行的聚变研究工作的范围和复杂性，但它们是目前 高温等离子体的稳定性、把等离子体加热到所需的热 的聚变研究工作中最重要的组成部分。在大型聚变装 核温度并维持足够长的时间等问题。目前，在聚变等 置的设计和运行阶段，还需要有一个涉及面较宽的工 离子体物理学和等离子体技术中，有一些尚未解决的 程基础，而且，如果没有超级计算机的帮助，这些装 问题，如利用无感电流驱动达到托卡马克装置的准连 置上的试验也是无法以受控的方式进行的。 续运行问题，在利用大功率外部等离子体加热的条件 反映聚变反应堆基本特征的参数是聚变反应性 下的高标准热绝缘问题，以及使等离子体的动压强与 (nτ E T) 。目前的聚变实验只能达到聚变反应堆所 21 3 需值3 X 10 m- s keV的约1 I 10. 目前仅以氢或 磁压强之比(所谓等离子体 F值)达到较高数值的问 题等。 ?在为燃料运行的一批最大的托卡马克装置 (JET， 核聚变与核物理学的关系，不仅体现在基本的产 TFTR , JT-60 , Dill 一D) ，都早已在不同的实验中 分别达到了聚变堆级的温度 (T - 20 - 30 keV) 、 能反应上，而且体现在热核燃料循环(核化学)和聚 20 3 热绝缘何τ E-4x 10 m- s) 和等离子体 F 值 变反应堆安全方面。 材料科学和材料工艺学对核聚变是至关重要的， (卢~ 6%)。 目前正在进行的国际热核实验聚变反应堆 因为聚变反应堆容器的第一壁必须承受极高的功率 2 (ITER) 的概念设计工作，是在 IAEA 的赞助下进行 负荷(几 MW 1m ) 、较高的热通量和热应力，并 的，并以填补这方面的空白和证实等离子体点火及实 且不能让等离子体一器壁相互作用产生的高Z 值杂质 现较长时间的热核燃烧为指导思想。* 严重污染等离子体。不仅第一壁材料要受到严格的限 制，而且面朝等离子体的所有其他部件都要受到严格 聚变研究和聚变技术方面的原子物理学 的限制，如限制器、磁偏滤器中的靶