核聚变装置(人造太阳)共37张课件.ppt

1、ASIPPASIPP假设世界人口将达到100亿世界能源消耗很快将超过现有的能源资源短缺的能源必须要有新的可供选择的替代能源 世界能源消耗根据98年世界能源委员会发表的统计数据，按98年世界能源消耗量计算，已探明的可用储量：石油 可用 50年；天然气 可用 70年；煤炭 可用 200年；天然铀 可用 60年；如果把全部资源纳入考虑 大约也只能用200300年 能源是社会发展的基础；化石燃料不仅储量有限，而且将造成严 重的生态环境破坏和污染；预期200多年后，整个人类将面临一次能 源枯竭的严重问题；因此，人类必须进行并尽快完成战略新 能源的开发研究！目前人口约13亿，2050年预期将达1516亿；

2、人均能源消耗约为世界平均人均消耗的1/2；发达 国家的1/10；美国的1/13；中国人口约为美国人口的5 6 倍；如果中国达到美国目前人均耗能水平，总的能源用 量将是现用量的13倍，相当于56个美国的总用量；二氧化碳排放量目前美国第一，中国已居世界第二；中国将面临更为严重的能源短缺和环境污染问题！中国将面临更为严重的能源短缺和环境污染问题！ASIPP氢氢1H+1H 2D+1H+2D3He+3He+3He 4He+1H+1H 太阳的聚变能量以光辐射形式进入宇宙，其中十亿分之一进入地球区域，约一半到达地球表面,功率约等于8.2 1010 MW,相当于45万个长江三峡水电站的功率地球上最容易实现的核

3、聚变反应：D(氘氘)+T(氚氚)He(氦氦)+n(中子中子)n(中子中子)+Li(锂锂)He(氦氦)+T(氚氚)实现上述反应的条件实现上述反应的条件:温度大于温度大于 一一 亿度；亿度；密度大于密度大于 2.5 x 10 20 m-3 能量约束时间大于能量约束时间大于 1-2 秒秒一克铀235（核裂变燃料）1.81.8 吨石油一克氘一克氘-氚（核聚变燃料氚（核聚变燃料)8 8 吨石油吨石油一升海水一升海水 300 300 升汽油升汽油地球上大量的水使得聚变反应产生的能量无穷无尽地球上大量的水使得聚变反应产生的能量无穷无尽!可实现氘氚核聚变反应并释放出巨大聚变能在极高温下物质将成为完全电离的高温

4、等离子体气体 等离子体 重力约束；惯性约束；磁约束磁约束；ASIPP磁约束托卡马克 磁场可以约束带电粒子磁容器可盛装和约束高温等离子体构成托卡马克环形磁容构成托卡马克环形磁容器的三个基本磁场：器的三个基本磁场：纵向磁场；极向磁场 等离子体电流磁场等离子体电流极向场线圈纵场线圈(托卡马克）是一种环形磁容器ASIPP托卡马克上开发核聚变能科学可行性已得到证实！最高温度达到 2-42-4 亿度；最高聚变输出功率超过 16 16 兆瓦；兆瓦；聚变输出功率/输入功率,已达到 1.251.25；可以建造聚变实验堆ITERITERASIPP我国磁约束聚变研究机构的演变（1958-2019）我国独立自主研制的

5、世界上第一个全超导托我国独立自主研制的世界上第一个全超导托卡马克装置卡马克装置 EASTEAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）（实验的、先进的超导托卡马克）（实验的、先进的超导托卡马克）项目名称u 2019 2019年国家科技领导小组同意立项，年国家科技领导小组同意立项，u 20002000年年1010月发改委月发改委批准批准开工报告，正式开工。开工报告，正式开工。u 要求五年内建成；要求五年内建成；经费经费1.65 1.65 亿亿;实际实际3.23.2亿左右亿左右 ASIPP科学目标 建成一个具有非圆小截面的全超导托卡马克；在其

6、上实现高参数长脉冲和稳态运行；使中国开发核聚变能的研究进入国际前沿；为人类最终能够使用清洁而又无限的核聚变 能做出重要贡献。Main Parameters of the EASTNominalUpgradeBo3.5 T 4.0 TIP1 MA 1.5 MARo1.7 m1.7 ma0.4 m0.4 mR/a4.254.25Kx1.2-1.51.5-2x 0.2-0.30.3-0.5Heating and Driving:ICRH3 MW6 MWLHCD3.5 MW8 MWECRH0.5 MW1.5 MWNBI8 MWPulse length1000 sConfiguration:Double

7、-null divertorSingle-null divertor 25EASTEAST 托卡马克装置本身包括许多重要部件托卡马克装置本身包括许多重要部件项目主要内容项目主要内容 The project main tasks 装置主机装置主机Superconducting Tokamak Machine低温系统低温系统 cryogenic and refrigerator system电源系统电源系统 Power supply system加热及驱动系统加热及驱动系统 Non-inductive current drive and heating system测试系统测试系统 Test Fa

8、cility System真空抽充气系统真空抽充气系统 Vacuum pumping and gas puffing system诊断系统诊断系统 Diagnostic system水冷系统水冷系统 Water cooling system控制系统控制系统 Control and data processing system 实验大厅实验大厅 Experimental Hall ASIPP ITER(International Thermal-nuclear Experimental Reactor)ITER一个可产生一个可产生 50-70 万万千瓦千瓦聚变功率的聚变功率的燃烧燃烧等离子体实验

9、等离子体实验反应堆反应堆（总投资总投资 50+50 亿欧元亿欧元）国际热核实验堆（国际热核实验堆（ITERITER）示意图）示意图历史发展过程历史发展过程 ITERITER 的计划开始于19841984年（苏联、美、日、欧盟）20192019年完成第一轮工程设计（建造费100亿美元）；20002000年完成第二轮工程设计（建造费5050亿美元）并宣布了新的参加规则.俄、美、日、欧盟,中,韩国,印度 宣布参加0505年6月28日在莫斯科会议上正式宣布将建在法国的CadaracheCadarache提交各国议会讨论通过后，06年11月21日签署合作协议0707年总部成立，年总部成立，ITER IT

10、ER 项目项目 正式开始建造正式开始建造ITEREAST参与参与ITER ITER 计划的七方计划的七方 ITER总体计划：总体计划：35 35 年建设、运行和拆除年建设、运行和拆除Common Understanding on Overall Project SchedulePresented at the First Interim ITER Council meeting(IIC-1(M)ITER 48 superconducting coils 18 TF coils 6 CS modules 6 PF coils 9 pairs of CC超导磁体系统超导磁体系统 ITERITER 真空室真空室VV&In-vessel components mass:8000 t19.4 m outside diameter 11.3 m tallEiffel Tower mass:7300 t324 m tall (Completed 1889)ITER ASIPP谢 谢