
【化】 Tokamak
【化】 Tokamak
magnetism
engage oneself to; restrict; bind; hold in; restrain; tie; tutor; wrap
【計】 constraint
【醫】 bridle; restraint
【經】 restraint; restrict
【化】 fusion
【醫】 cataclysm
circumfluence
【計】 ring current
【化】 circulation
implement; organ; utensil; ware
【醫】 apparatus; appliance; crgan; device; organa; organon; organum; vessel
托卡馬克磁約束聚變環流器(Tokamak magnetic confinement fusion torus)是一種基于環形磁場約束高溫等離子體以實現可控核聚變的裝置。其名稱源自俄語縮寫"тороидальная камера с магнитными катушками",直譯為"帶磁線圈的環形腔室"。
核心特征解析:
環形磁場約束機制
通過環形磁場線圈(Toroidal Field Coils)和極向磁場線圈(Poloidal Field Coils)的協同作用,形成螺旋狀閉合磁力線,将數千萬攝氏度的高溫等離子體約束在環形真空室内,避免其接觸器壁。
聚變能産生原理
在氘氚燃料等離子體達到勞森判據(Lawson Criterion)條件時,核聚變反應産生的中子攜帶能量通過第一壁材料傳遞至冷卻系統,最終轉化為電能。反應遵循質能方程: $$ E = Delta m cdot c $$ 其中$Delta m$為質量虧損。
工程實現挑戰
需維持等離子體穩定性超過能量 confinement time,目前國際熱核聚變實驗堆(ITER)設計參數為:等離子體電流15MA,磁場強度5.3T,聚變功率輸出500MW。
中國科研進展
中國科學院等離子體物理研究所研制的"東方超環"(EAST)已實現1.2億攝氏度等離子體運行101秒,該成果被《核聚變》期刊收錄,标志着我國磁約束技術達到國際領先水平。
該技術被國際能源署列為未來清潔能源的重要候選方案,其發展數據可參考國際原子能機構(IAEA)年度聚變能報告及《核聚變》期刊論文數據集。
托卡馬克磁約束聚變環流器是一種用于實現受控核聚變的環形裝置,其核心原理是通過磁場約束高溫等離子體。以下從定義、結構、原理及發展四方面綜合解釋:
總結而言,托卡馬克磁約束聚變環流器是模拟太陽核聚變過程的關鍵裝置,其技術突破有望為人類提供近乎無限的清潔能源。
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