什么是托卡馬克
發(fā)布時間:2012-10-04 字體大小:大 中 小 【 關(guān)閉 】
太陽的中心溫度有1500萬度,表面溫度最高到6000度,但是由于壓力巨大,聚變反應(yīng)可以自然地發(fā)生。
但是在地球上實(shí)現(xiàn)持續(xù)核聚變所需的條件要苛刻的多,只有在上億度的高溫等離子體環(huán)境下,才能實(shí)現(xiàn)自發(fā)的持續(xù)核聚變反應(yīng)。在氫彈中,爆發(fā)是在瞬間發(fā)生并完成的,可以用一個原子彈提供高溫和高壓,引發(fā)核聚變,但是人類需要的是可控的核聚變,采用這種方式會使得聚變反應(yīng)難以控制。
所以一定很難想象,幾億度的高溫,地球上有什么樣的容器能裝下它們?nèi)缓笞屗鼈冊谄渲芯徛匕l(fā)生核聚變呢?
這個問題并沒有難倒科學(xué)家。20世紀(jì)50年代初,蘇聯(lián)科學(xué)家提出了磁約束的概念,并于1954年建成了第一個磁約束裝置。這就是托卡馬克(Tokamak),它是俄語“磁線圈環(huán)形真空室”的縮寫。
托卡馬克
托卡馬克是一個由封閉磁場組成的“容器”,形狀像一個放倒的輪胎。由于等離子體中每個粒子都是顯電性的,帶電粒子會沿封閉的磁力線做螺旋式運(yùn)動,所以幾億度高溫的等離子體就這樣被約束在這種環(huán)形的磁場中。這種環(huán)形的磁場又叫磁瓶或磁籠,看不見,摸不著,也不接觸有形的物體,因而也就不怕什么高溫了,它可以把炙熱的等離子體托舉在空中。
托卡馬克裝置的主要特點(diǎn)是采用很強(qiáng)的縱向磁場,跟等離子體電流本身產(chǎn)生的角向磁場合成了具有回轉(zhuǎn)變換的螺距很大的螺旋型磁場。這種磁場位形基本上具備了等離子體的穩(wěn)定三要素,即平行磁場、磁阱和磁剪切,因而它能有效地克服各種宏觀不穩(wěn)定性。
當(dāng)然,受控?zé)岷司圩兊难芯恳灿衅渌耐緩剑鐟T性約束,它是利用超高強(qiáng)度的激光在極短的時間內(nèi)輻照靶板來產(chǎn)生聚變。相比較而言,托卡馬克類型的磁約束研究則領(lǐng)先于其他途徑,是最有可能率先成功的可控聚變方式。

首頁
科普動態(tài)