人造太阳-可控核聚变-原理.pdf

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1、ASIPP可控核聚变及其重要性(FusionanditsImportance)世界能源消耗将持续增长(Theenergyuseofmankindwillincreasefurther)原因是：•人口的增长•工业化的进步•生活水平的不断提高什么是未来可替代能源?1ASIPP化石能源的问题(Theproblemsoffossilenergy)(Theproblemsoffossilenergy)现有的宝贵化石资源有限化石能源的污染严重(WorldFossilReserved)(WorldFossilReserved)(GrievousPollution)(GrievousP

2、ollution)2ASIPP我国化石能源资源严重短缺来源：上海综合经济简报，2005.02期资源种类煤炭石油天然气水电装机容量（亿吨）（亿吨）（亿立方米）（亿千瓦）探明储量114533117043533.53开采年限54~8115~2028~5838~104可开采到~2085~2025~2065~2110!!!!中国的铀资源仅能支持4-5×100万kW核电站。在未来50－100年内，必须找到替代能源！3ASIPPThefissionenergyhasbeenusedinmanycountries裂变能技术已经成熟，并被广泛用于核电站EfEnergyuseforgene

3、ratingelectricity用于发电的各种能源4ASIPPThenuclearenergywillbeimportantpartforfutureenergyforfutureenergy核能是未来新能源的重要组成部分(Source:WorldEnergyCouncilandIIASA,1998)万亿度TWh(TeraTWh(Tera-WatterHour)WatterHour)至2100年全球电力消耗Worldelectricityuseupto21005核裂变能源和核聚变能源是理想新能源ASIPPEinstein’sfamousequation:Einstei

4、n’sfamousequation:E=mcE=mc2核裂变和核聚变反应可使总质量减小释放出大量能量ASIPP裂变与聚变的比较优势(Advantages)劣势(Disadvantages)裂变能清洁废物处理困难Fission无CO潜在的安全问题2无直接污染资源有限聚变能清洁关键技术有待进一步研发Fusion无CO特别是低活化材料的研发2固有安全性燃料无限，可获得性好7ASIPPWhy:Fusionenergyinherentsafe?为什么聚变能具有固有安全性？ReactionPeak•ReactantoffusionisReactantoffusionisliketh

5、eballonthetopDeuteriumTritiumofthereactionpeakofthereactionpeak.Anyfailureoftheoperationwillstopoperationwillstopreactionautomatically聚变反应中的高能物质极易回到低能安全态，反应自行终止。8ASIPPWhy:Fusionfuelinexhaustibleandaccessibleworldwide?worldwide?为什么聚变原料无限，并且可获得性好？•Deuteriumisabundantintheoceanabundantinthe

6、oceanandcanbeusedbymankindformoreformorethantenbillionyears.氘普遍存在于海水中，可供人类所用几十至上百亿年。9ASIPP10ASIPPThesun’senergyisfromfusion太阳能就是通过聚变产生的•Thesunreleaseshugefusionenergytotheuniverseinsteady-stateway.Maywegovernfusionenergyontheearthaswelike?人类可否在地球上实现太阳上的持续核聚变反应？ASIPP核聚变能地球球上最容容实的易实现的核核聚变反

7、应应：D(氘)+T()+T(氚)4He(氦)+n()+n(中子)n(中子)+6Li(锂)4He(氦)+T(氚)实现上述反应的条件:温度T大于一亿度；20-3密度n大于5×10m能量约束时间τ大于1-2秒21-3nTτ>1×10mkevS+14.2Mev+17.6Mev+3.4Mev氘氚聚变将为人类提供可持续发展的清洁能源和最丰富的中子源ASIPP自然界实现聚变的途径(Threedifferentfusionways)磁场核子强能束电子磁约束燃料丸惯性约束引力约束14ASIPPKeyproblemstoutilizefusionenergy