聚变反应堆反应室

科技工作者之家 2020-11-17

聚变反应堆反应室是指反应堆进行聚变反应时,用于盛放离子体的空间。

聚变反应核聚变反应指在高温、高压和高密度的条件下,两个质量较小的原子核结合成质量较大的新核,反应的同时会释放出巨大能量。

例如,氘核和氚核在一定条件下(如超高温、高压)可以聚变为氦核,在发生聚变反应的同时,会释放出巨大能量。核聚变反应所产生的能量比核裂变反应所产生的能量更大。太阳内部连续进行着氢聚变成氦的过程,它的光和热就是由这种不断的核聚变反应产生的。1

ITER Tokamak加速器释放出微波、带电粒子束和中性粒子束,用于加热氢气的气流。在高温下,氢气从气态变为等离子体。这种等离子体受到超导磁体的挤压,进而发生聚变。在用磁场约束等离子体时,最有效的磁体形状是面包圈形(即环形)。

采用这种形状的反应堆称为 Tokamak。ITER Tokamak 将是一个独立式反应堆,其部件都装在不同的盒子中。进行维护时,工作人员可以方便地插入和拔出这些盒子,而不必拆开整个反应堆。该 Tokamak 的等离子体环形室将采用 2 米的内半径和 6.2 米的外半径。

ITER Tokamak 反应堆的主要组件包括:

真空室 -- 用于盛放等离子体,并将反应室置于真空中;

中性束注入器(离子回旋系统)-- 将加速器释放的粒子束注入等离子体中,以便将等离子体加热到临界温度;

磁场线圈(极向环形)-- 用磁场来约束、定型和抑制等离子体的超导磁体;

变压器/中央螺线管-- 为磁场线圈供电;

冷却设备(冷冻机、低温泵)-- 用于冷却磁体;

包层模块 -- 由锂制成,用于吸收核聚变反应中的热量和高能中子;

收集器 -- 排出核聚变反应中的氦产品。

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学

科技工作者之家

科技工作者之家APP是专注科技人才,知识分享与人才交流的服务平台。