聚变反应堆技术的发展

磁约束

几十年的融合研究了两种类型的成就。首先,纪律的等离子体物理发展,理论和实验工具允许定量评价的聚变反应堆的许多方面的概念。其次,或许大多数暴露,等离子体的进化改进参数把实验的吗阈值的能源盈亏平衡,能量输入血浆=聚变能源生产。

核聚变研究实验与执行氢或氘在大多数情况下等离子体。多年来,放射性氚没有添加,因为远距离操作要求复杂的实验。然而,在1991年第一个tritium-deuterium反应进行。“燃烧”持续了两秒,发布了一个记录的能量,约20倍,释放deuterium-deuterium实验。

一个品质因数来判断等离子体质量是获得的能量问如果发生等离子体包含氚。从1965年到1995年,问从10增加⁻⁷1(盈亏平衡)。

各种各样的等离子体实验已经进行调查的许多方面融合的问题。表演最接近实际的聚变反应堆的水平获得在三个旗舰实验欧洲,日本,美国。这些大托卡马克装置设施是欧洲联合环(飞机),西欧企业跨国经营在英国;Tokamak-60 (JT-60)日本原子能研究所;和托卡马克聚变反应堆(TFTR)测试普林斯顿大学等离子体物理实验室新泽西,分别。

在1994年达到了一个重要里程碑TFTR生成10兆瓦的核聚变能量。到目前为止,几乎所有的聚变实验操作与氢或氘等离子体。TFTR引发了氘和氚的混合物。实验与聚变等离子体是至关重要的建立聚变反应的影响(高能阿尔法粒子他们生产)等离子体的行为。在1997年,飞机产生16兆瓦的峰值功率与融合获得(核聚变能量的比例产生净输入功率)为0.6。

发展的下一个主要步骤是一个设施的建设研究物理学的燃烧,点燃等离子(问是无限的)。阿尔法粒子的存在可以改变等离子体的行为方式不容易在nonburning等离子体模拟。预计这将发生在一个新实验计划,国际热核实验反应堆在Cadarache (ITER)构造,法国。这是一个非常大的实验,研究了等离子体的物理和反应堆技术。大型设备的成本在其设计和资金鼓励国际合作,参与从欧盟、日本、中国、印度、韩国、俄罗斯和美国。

科学认识的巨大进步和等离子体质量、问题的工程和经济吸引力托卡马克装置的概念得到了更大的关注。材料开发是必需的。例如,墙上暴露在等离子体必须强烈的生存中子轰炸。聚变能源生产的最优路径涉及一些平衡托卡马克概念向流电抗器参数的进一步升级和改进的磁约束的概念。改进可以积累从增强通过研究和发展的科学认识替代,non-tokamak概念,以及改善托卡马克装置。托卡马克装置的一个重要推力的研究是开发更紧凑较高的托卡马克等离子体的压力。等先进托卡马克预计会更经济。

惯性约束

ICF研究遵循进化的路径类似于磁聚变。在激光融合方法,密度从100到200倍液取得了氘氚密度。例如,在劳伦斯利弗莫尔国家实验室在加州产品的密度和energy-confinement 5×10¹⁴秒每立方厘米取得使用世界上最大的和最强大的激光Nova激光。(Nova 10-beam钕玻璃激光器的操作能量水平40000焦耳的1纳秒脉冲)。尽管这个产品的价值与代表盈亏平衡磁聚变,激光核聚变需要克服,而可怜的更大价值效率现有的激光。

结果这样的进步国家点火装置激光核聚变实验,将实现点火,建造在美国。然而,这种设施,也位于利弗莫尔,为其实际应用提供资助的主要武器研究,没有能源研究。

的国际热核实验反应堆(ITER)项目是一个合作欧盟,美国,中国,印度,日本,俄罗斯,韩国建立在法国南部原型与世界最大的托卡马克聚变反应堆。价值数十亿美元的项目定于2025年完工,试图证明的可行性核聚变作为一个大规模的能源。

在磁场和惯性约束程序,实验步骤变得更加昂贵反应堆政权接近。与此同时,基础研究和创新需要增强反应堆的魅力概念。重要的智慧是需要平衡这些需求,建立有效的重大成果迄今为止这核聚变确实可以成为一个主要的因素满足世界不断增长的能源需求。