幾種主要的可控核聚變方式
太陽——引力約束聚變?? 地球上的萬物靠著太陽源源不斷的能量維持自身的發展。在太陽的中心,溫度高達1500萬攝氏度,氣壓達到3000多億個大氣壓,在這樣的高溫高壓條件下,氫原子核聚變成氦原子核,并放出大量能量。幾十億年來,太陽猶如一個巨大的核聚變反應裝置,無休止地向外輻射著能量。太陽擁有極大質量,產生一個很強的引力場,把高溫等離子體約束。
氫彈——慣性約束聚變? 氫彈是一種人工實現的、不可控制的熱核反應,也是至今為止在地球上用人工方法大規模獲取聚變能的唯一方法,但是它必須用裂變方式來點火,因此它實質上是裂變加聚變的混合體,總能量中裂變能和聚變能大體相等。氫彈,從本質上講,是利用慣性力將高溫等離子體進行動力性約束,簡稱慣性約束。慣性約束還有激光慣性約束,其中一個方案:在一個直徑約為400μm的小球內充以30-100大氣壓的氘-氚混合氣體,讓強勁率激光(達到1012W,爭取1014W)均勻地從四面八方照射小球,使球內氘氚混合體的密度達到液體密度的一千到一萬倍,溫度達到108K而引起聚變反應。除激光慣性約束外,還有電子束等方案,但至今還沒有一個成功。
可控聚變的希望——磁約束?? 帶電粒子(等離子體)在磁場中受洛倫茲力的作用而繞著磁力線運動,因而在與磁力線垂直的方向上就被約束住了。同時,等離子體也被電磁場加熱。 由于技術水平還不可能使磁場強度超過10T,因而磁約束的高溫等離子體必須非常稀薄。如果說慣性約束是企圖靠增大粒子密度n來達到點火條件,那么磁約束則是靠增大約束時間T。 磁約束裝置有很多種,其中最有希望的可能是環流器(環形電流器),又稱托卡馬克(Tokamak)。 可行性較大的可控核聚變反應裝置就是托卡馬克裝置。 托卡馬克是一種利用磁約束來實現受控核聚變的環形容器。它的名字Tokamak 來源于環形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、線圈(kotushka)。最初是由位于蘇聯莫斯科的庫爾恰托夫研究所的阿齊莫維齊等人在20世紀50年代發明的。托卡馬克的中央是一個環形的真空室,外面纏繞著線圈。在通電的時候托卡馬克的內部會產生巨大的螺旋型磁場,將其中的等離子體加熱到很高的溫度,以達到核聚變的目的。我國也有兩座核聚變實驗裝置。