��/���������������������(NASA)�ܲ����������
��̫�������ѧ��
�����ȥ�������Դ���ʹ�ã���й�����������Ի������������Ⱦ�������ϼ����Ͽ����˸���ʧȥ������ı����������߳���ֱ�룬�ټ���������ЧӦ����ɵ�����ٱ�ů����̬���Ѵ�Σ����Ե��
����֪���ģ���ʼ����������ɫ������Դ����������������ƾ���ʹ�÷�����̫���ܵ�ط���ȣ�����С��������Щ��Դ��������δ�������ļ��ʣ����籭ˮ��н���������㳤�ڵ�����
��ʵ��������1952��������һ���ⵯ��֪ʶ����Ͳ���һ�������ռ�����ɫ��Դ���˾��ܣ�nuclear fusion energy�����˾����Ǻ��ܣ�ԭ���ܣ���һ���ͷ���ʽ�����ܵ���һ���ͷ���ʽ�Ǻ����ܡ��ⵯ���õ��Ǻ˾��ܣ�ԭ�ӵ����ú����ܡ�����������Ԫ�ط����л�������������ķ����Է��ϰ�˥���������ꡣ���˾����������(��ͬ“��”)��deuterium��D���ͳ�����밣���ͬ“��”����tritium��T���ۺϳɺ���������ʹȼ��������©����������Ӧ��ǽ�ڻ��������ʣ��¶Ⱦͻἱ���½����˾۱䷴Ӧ����ֹͣ��������Ŀǰ�˵糧ʧ��Σ�ա�������밵İ�˥�ڽ�Ϊ12.3�꣬��Ȼ�������⣬����백ȿ����ᣬƮ�ݵ������ϲ㣬�����������ۼ����Ե�����̬����Ӱ���������У��ڷ�Ӧ���е��������ͣ�������Сʱʹ�ã�����������ܷ�Ӧ�ѣ�ȼ�������������ģ�һ���������⣬���ѱ䷴Ӧ����̽��У���������ͣ��
�˾��ܿ������ף����������˽�60�꣬����Ч���ԣ�δ����Ҫ�ټ���Ŭ��50�꣬�ſ��ܻ����ջ����Ա����ӣ����������˲Ϣ����ľ��ú��������أ���ǰ������æ����������Ұ�����ӳ�ȥ��������
��Ҫ��ȡ����������ռ��屦��������µ�Ҫ����һ���ԵȵĴ��ۣ�����һ������ĵĿ��мƻ���������֮������ȡ��������ǧ�����ȡ֮��������֮��������ɫ��Դ������Ŀ�ľ���Ҫ��̫����ɫ�˾���װ��“ƿ��”���͵�ÿ���������
�����������ôңԶ��Ŀ���Ͷ����
̫���Ĺ���
1859�꣬����ķ���������Դ����������������Ծ��ݻ��������������ʱ�����ϣ�����˹����������ṹ����Ӧ��Ȼ�����仯����ò�仯���ӣ�������Ϣ��
����������ݻ�����ʱ�䶯�������ꡣ��19���ͣ������Ź�ҵ��ɣ���ɽ�ڶ�������ѧͻ���ͽ���ר��ע���Ӣ���Ϸ��и�ɽ�ȣ���Ҫ3���������ʴ���Σ��㹻����������ݻ�����ʱ�䡣��������λ����Ȩ��������ѧ�ң�����ִѧ����ţ�����ڵĿ����ģ�William Thomson Kevin��1824-1907��������ΪȻ��������ʣ����������ô����
����ѧ������������⣺��Ϊ̫��ϵ����̫�������е������Ե�������䣬�����ܳ���̫�������䡣
19��������Ѯ����̫����Դ����⣬����ţ����ѧ��λ��ת���ɶ��ܵĸ��̫�������ܴ����������ʵ��Ƹߣ�λ�ܴ������յ���̫����С�ˣ�����������̫�������䣬λ�ܱ�ɶ��ܣ�����ײ��̫���������ȡ�����ȱ�����⣬����̫��ϵ���������������������Դ���ݻ���ԭʼ������
����̫������������λ�ܶ��ܵ�ת������Ŀǰ��һ���ֵĹ��Σ�������Ҫ�����֡�����ʹ���㵽̫��������ɻ���ʼ���ճ���Ҳ����������������̫�����ģ�̫����ȼ��ȫ���չ⣬λ���þ���Ҳֻ�ܹ�Ӧ�չ���18,220,650�꣬������2ǧ���ꡣ���ۣ��������䲻�ܴ���2ǧ���ꡣ
�����ѧ�Կ��������۳�����Ȩ�����������Ĵ����������������ô���ᰡ���ҵ��ݻ��۴����������1882�����ʱ��������Ƕ�û�еõ�磽⡣
������1896����ԭ�Ӻ˷�������1905�갮��˹̹������������ۣ�֤������ͨ��E=mc2��ʽ��ת����������1920�갢˹�٣�Francis William Aston, 1877-1945������4������ӱ�һ���������س�ǧ��֮�ߣ���0.7%��ͼ1����
�����ӵ��һ�����ӣ��������������Ӹ�2����4������Ӿۺϳ�һ�������ӵIJ�����Щ���ӣ�һֱ��1938����ɱ��أ�Hans Albrecht Bethe��1906-2005���ö����ܵĽ����ǣ����̫��ǧ��֮�ߵ�������ȫ����˹̹E=mc2��ʽת����������̫���Խ�����ȶ����ٻ�������1,000���꣡
��20���ͳ������ྭ�������������ʯ�з�����Ԫ�ذ�˥�ڲ�����֤ʵ̫��������Ϊ46���꣬����Ҳ�Եȡ�
��ʵ̫��������ǧ��֮�ߵ�������ȫת������������1,000���ꡣ̫����������ʵֻ��100���꣬����ȼ����46���꣬���ߵ�������һ�룬��ֵ�ഺ��ʢ�������еĽ�ɫ�껪��
�����ģ������ˣ�����ģ������������㹻��ʱ���ݻ������İɣ�
��ۺϳɺ���̫�����IJ�λ���У�Ҫ�����ü��������IJ��裬���ܰ�0.7%�����������ͷų������������£����̫�������¶ȸߴ�1,600��ȣ����Ľ��þ����¶�K –ˮ�ı���Ϊ273K������̫�����ĵ����棬�¶Ƚ���Լ5,580�ȡ���������·�Χ�ڣ�����ԭ�����ӻ���̫����������һ����ĵ罬��plasma����Я���˾������Ĺ��ӣ��Ӻ��ij������ڵ罬��������ײ���粽���У�ͼ2����Ҫ������10�������ϰ����꣬�����ӵ�̫�����棬�����Ե�Ų�����������ִ���������
���ǽ����ں�̲ɹ�������⣬����������10����ǰ̫�����ĺ˾۱�������������ĵ�֮���ס�
̫�����˾۱�ת������ʱ��Ҳͬ���ں��IJ����������ӣ��ӵ罬�����˲Ϣ���Թ��ٷ���̫������ÿ��50��������������ͨ���������壬���䴩�����ﳤ��ȥ�����ӵ�������������“��”�ڰ����������ӣ����������磬�����������ṩ���ѵõ�̫������ѶϢ���ӹ���ΰ��
Ŀǰ̫���ɷ�Ϊ73.46%�⣬24.85%����������1.69%��Ԫ������̼�������ɡ�̫������ƽ��ȼ��50���ꡣ50�����̫�������⺤�˾��ܺľ����¶��½�����ʼ������ѹ���¶��ֻ���������������һ����̼�˾۱䷴Ӧ��Ѹ���ͷŴ������ȣ����ͳɺ���ǣ����ɵ���������Ǻ��ֿ�ʼ��ȴ������װ���лĻ�ճ����ڿ�������������Σ�������ֹ��
̫���������ˣ�����������һ���Ա�����Ƭ�����ܱ�סһ��ȫʬ��
��ѽ��
��ϸ�о�̫���˾۱���̣�����ѧ����ۺϳɺ���ԭ�������Ϊ����������ӣ�ӲҪ���������Ӵ���һ������Ҫ�˷�����֮�����ľ���ص��������ճ������У�������ص����������ڣ�֧�������������ϵ����壬������д�ŵ�ֽ����֤��ÿ����̤�õ��ļ�ʵ���ء�Ҫ���������ص����ı������ϣ�����Ҫ���������������������ľ��룬Ҳ���Ǵ�Լ0.000000000000001��10-15�ס������������ӵĴ�Сͬ����������������£����ص���������ǿ��������
����֮��������Ҫ��4������Ӿۺϳ�1�������ӣ����ȵ��ü���ѹ����������Ӽ���һ��ͨ����ѹ�����½��ף�����Դ������ӣ�����Ĺ��������кö�취������£����ôų���ѹ�������ȵȼ��������㹻�ĸ����£���ԭ��ʧȥ�����ӣ���ɵ罬���罬�������ٶ����ߣ����ܱ���������Ӹ��������ײ��˵�������ܴﵽ������롣
��ʹ�¶ȹ��ߣ�ײ��һ����빻�������Dz��С����������ڽӽ������Ӵ�����Ҫ�����������ȶ�á�ʱ��̫�̣��ۺϲ���һ������ѧ���ҵ������������ۺϵĺ��ӣ�뮺�밣������ۼ���һ�����ǾۺϵĻ�����������������Ҫ��뮺�밼��µ�ʹ����ײ��һ��ʱ���ܶȴﵽÿcc��100,000,000,000,000����1014�������ӣ���Ҫ���������£����ٵ�ճ��һ��1���ӡ�����¶ȵ�Щ��ײ��һ��ʱ���ܶȵ���100������������һ���ʱ���Ҫ�������100������ά�����ÿcc 1014�����ֵ���䡣�����ֵ�ͽ���ɭ�-밺˾۱�������Lawson D-T Fusion Criterion����
��������������һ��̫��������ɭ�˾۱�������ֵ��̫�������¶�1,600��ȣ�����ߣ��ܶ���Ϊˮ��150�������Լ��㣬̫������ÿcc���ٺ�1024�������������Ŀ������һ�й۲⣬̫���ܳ���ά������ܶȡ���ʹ̫����ά������ܶ�1���ӣ����ĺ���ÿcc�Ѵ�1024�뼶����ԶԶ������ɭ�˾۱�����������100�ڱ���̫���ҵ��ۺ˾��ܹ�������ȼ�գ�˿��û��Ϩ��Σ�ա��˹��˾۱���ʹ�õ��¶ȱ�̫�������¶ȳ��߳��������������˽��飬��ɭ�˾۱�����������Ӧ���ϵ������¶Ȳ������ſ��ܸ��ӽ�ʵ����
��ɭ�˾�����������ֻ���ṩһ�����Բο���ֵ�����˹�����̫��������Ҫ�ﵽ����ܶȺ�����ʱ���ټ����㹻�¶����������ֵ��the triple product��������ϣ�������˾۱䷴Ӧ������ɭ����ʵ�������ϣ�����һ��“�˾��ܻ���ָ��”Q��fusion energy gain factor��������һ���˾��ܷ��糧�ܷ��������������QС��1��ʾ�˾۱���������Ȳ����˾۱��豸����������ͣ��������룬��������Ϊ����Q����1��ʾ�˾۱���������Ȳ����˾۱��豸�����������������Ϊ�������õĺ˾��ܷ��糧����QҪ��1���и�ԣ�������������ʵ�ʺ˾��ܷ��糧Q����ֵ��Ҫ��ʮ���ϰ٣�������ҵ��ֵ��
ȼ��
ԭ���ܴӷ��ѻ�ۺ���ȡ����������ˮ�������������ص�ԭ�ӣ����˺��ߵȣ��������ܡ��������ԭ�ӣ����⺤̼����ȣ��ۺ����ܡ�
������ԭ�ӽ��ף��������ӻ�ǹɨ�佫�����ͳɡ��ۺ���ԭ�����ѣ���Ѱ�������ĺ��ӽ��С�
뮣�2H��Ϊ���⣬�������Ӹ�һ��밣�3H��Ϊ������3��ӵ��1����2���ӡ�5�����Ӵ���һ����˷�2�����Ӽ�Ŀ����ų������������4������Ӿۺϣ���Ҫ�˷�4�����Ӽ���ų���������ϵͳ�Ƚϣ���Ȼ�Ѷȴ��������ԣ�ǰ���ᵽ���밺��Ӿۺϣ�����Ѻ�ѡȼ�ϣ�ͼ3����
뮺�밺��Ӿۺ�ȼ�պ����Ļҽ��Ǻ�4��4He��������һ�������ӣ�ͬʱ�ͷų�17.6������ӷ��أ�MeV��������Ϊͬ��ԭ����̼ȼ������������4�����밾ۺϹ���������ӣ���̼��6����6���ӹ�12�����ӣ�̼����ϵͳ���ؽ�2.4��������ÿ������ȼ�ϲ��������ܣ���Լ����һǧ���һ���ú��������
��������δ���˾��ܷ��糧��Ҫ������Դ����������ת������ʹˮ���������ƶ�������������Ӻͺ������ͷŵ������Ե��ӷ��ؼ��㡣1���ӷ�����һ�������ڵ糡��ʧȥ1���ص�λ����Ķ��ܣ���ƻ��������������õ����ܵ�����ͬ�����ӷ�����������ѧ��Ū�����ĹŹֵ�λ��ͨ�������ճ�������ʳ��������͵���ϵ�ǧ��ʱ�������������ڴ�Լ��֪�����Ƕ���������λ�ͳɡ�
������ˮ��ÿ6,500����ԭ���У�����һ������ԭ��뮣�����뮵Ĺ�Ӧ���������ޡ���밵İ�˥�ڽ�Ϊ12.3�꣬������ʧ���ڵ����ϴ������࣬���ر����죬һ�����밺˾۱�����������Ӻ�ﮣ�Li��ֱ�ӷ�Ӧ���ɻ�÷ḻ밵���Դ�����ԣ��밺˾۱�����������ӣ�һ�湩Ӧ�˾��ܷ�������ܣ�ͬʱҲ��������������ȼ�ϣ�һ�����ã��dz����㡣
��밻�Ҫ�Ѿ����죬�������˽��������������������3��Helium 3��3He�������뮿��Ժͺ�3�ۺ����ܣ�������˾۱䷴Ӧǣ�浽3���������ӣ�����˷������ų���������밾ۺϴ��˺ܶ࣬����ʵ�֡������ȷ�ܿ��Ҫ�ط��������������г�����̫���缸ʮ�������ȥ�ĺ�3�����̲����ϰ���֣��������٣�����ңԶ������ǹ���������3�����Ǵ��ֱʡ�ר����������������Ҫ��˰�������൱���ѡ�
��ƿ
��һ���ⵯ��ը����������������������ⵯ���������������ͷţ��Թ�ǧ�����ʹ�á�
��1950���������Ӣ��ǰ�����ĺ˾����о���������“������”ʵ�����н��С�1955�꣬���Ϲ��������ܹ��ʺ˾����о���������ս�к�ս�������࣬������һ���ǻ����ֵ���⡣
�����ⵯ������Ȼ���Ǽ�������ĿƼ����⡣�������ô���Ͷ����60���꣬Ŀǰ�˾��ܷ��糧������ֽ��̸���Σ��ܴﵽ����Q��0.7������������“����”���жξ��룬��̸������ҵ���硣
��̸̸��Q=0.7����ô���ġ�
Ҫ�ﵽ�˾۱䷴Ӧ������һ���ðѺ˾۱�ȼ����뮺�밽�ѹ��һ��һ��ʱ�䡣�ô�ͳ��ʽ��ѹ�̿�����ȼ���ܶ�������������ԭ����ѹ������һ��ӵ��ǽ�ڣ�ǽ�ڲ����������ѹ�����ĸ����������ߣ���������ȼ��ע���ǽ���а�����������ʣ����Ӻ˾۱䷴Ӧ���ѡ�
��ʵר�Һܿ�ͷ��֣�Ҫ��ѹ�˾۱�ȼ�ϣ��ص���������(containerless)�������С�
�˾۱䷴Ӧʹ�õ������������Է����ࣺ����Լ��(inertial confinement)�ʹ�Լ��(magnetic confinement)��
����̸����Լ��������
�˾۱�ȼ�����50%뮺�밻��Һ�壬�ڹ���Լ�������У��ȱ�װ��һ����С�ij�����Բ���ز��������С�����ȼ�ϵ����ھ�ȷ���ڷ�֮һ���ڣ���������˷���ʮ����Ϊ�ԳƵľ��߹��ʵļ������������˲���¶Ⱥ��ܶȼ��������������ܴﵽ��ɭ�˾۱����������������������о���������40���꣬ÿ��Ͷ��������Ԫ���ѣ�����ü�����Ķ��������豸���������ˡ�Ŀǰ�����о�ר����������������������δ���˾���Դ���ײ����IJ��ٶ��������
�ڶ���Ĵ�Լ�����Ǻ˾��������о����˾��ܳ�ʼȼ�ϣ����ų����Ⱥ�һ��������ӵ罬״̬���ڡ�����ų�����罬������������ʹ�罬��������״����������“��ƿ”�ռ䣬���ɶ��伷ѹ���ȣ��������¸߶���뮺�����ӣ��������ײ�����ڴﵽ��ɭ�˾۱��������ɹ���˿��ų���ơ�
��ɹ��Ĵų����ն��ѧ����Ƶ��п���ˣ�Tokamak������������ŷ���ҷ�������ŷ���ź˾۱��豸��Joint European Torus��JET����ͼ4�������ƴź˾۱似��˧�졣
ͼ4��ŷ���ź˾۱��豸����ʾ��ͼ�����½���ʾ����߶���Ϊ������
ŷ���ź˾۱��豸�߿�Լ10�ף��ں���Ҫ�Ļ�״�ų���������ֱ�ų����������������罬��������ȴų�����״�Ӵ�ֱ�ӵ罬�����������ų����γ���һ����Χ�ڵ罬��������״�ų���ͼ4-1����һ����밵罬�����ɼ�ѹ������ǧ��ȸ��£�һ��ά�ֵ罬����Զ�뻷״��ƿǽ�ڣ���ȷ���ɴ�ѹ��������ĸ��£�ͼ4-2��������
ͼ4-2��ŷ���ź˾۱��豸�ų��ڲ��ص����µ罬Ӱ��ʾ��ͼ���ң���
1997�꣬ŷ���ź˾۱��豸����ȼ�ϣ����˾۱䷴Ӧ16�����߹��ʣ��൱��Q=0.7��ֵ������Ŀǰ������֤ʵ�����Q�ļ�¼��
�ź˾۱��豸�ò����ã�ȫ�ڴų���ơ�����ų����ԭ���ѣ�����һ�����롣�������ų�����Ȧ��ƣ�ǣ�浽���˼���ͼ�Ρ��еĴų��ظ��ӣ�������������罬���ʸ��죬��δ����ҵ�˾��ܷ��糧�����в�ͬ�����˼ά�����ͼ5����
�����˽�60���Ŭ��������Ϳ�ﵽ��Q=1�ľ��磬��������̫���ĺ˾���װ����ƿ�з��硣ר���ǽ��ۣ�������һ��¥������Ƽ���������ǿǿ���֣���ŷ���ź˾۱��豸ȡ�õijɹ��ϣ��ٴγ�̣���չ��һ������Ĵź˾۱�ʵ��������ԴﵽQ=5��10��Ŀ�ꡣ
�50��
�������Ͽ������ź˾۱����Խ��Խ���õ��ϴ�Q����ֵ��
2006��ף�ŷ�ˡ��������ա��Ϻ���ӡ�ȵȾ������93����Ԫ����10��ʱ�䣬�˽���һ����“�����Ⱥ�ʵ�鷴Ӧ¯”��International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER��������“�Ⱥ�”���۶��ձ�̫�����У�����ITER������������Ϊ“��;”���������ƻ�ֻ����ITER��ơ��й���2007��9�²μ�ITER����Ϊ��7����Ա����
��7�����ô�����ԣ�93����Ԫ���Ǹ�����Ŀ��������ʲ�������˴�9����̣���������Ȼ�ڼ���ITERһ���������˳���������ѧ��Ŀ�ɿڴ��������š�
ITER�ƻ���2018��������Ŀ��Ϊ����5���ߺ˾۱书�ʣ���ά���밺˾۱�ȼ��1,000�롣�����ֵ�൱��Q=5����һ��Ŀ������1����˲�����10���ߺ˾۱书�ʣ��൱��Q=10��������Ŀ����ʵ������������﮷�Ӧ����������������밣������˾۱�¯��ԭʼȼ�ϡ�����Ҳ������ҵ�˾��ܷ��糧����ij����ų��Ƚ��Ƽ�����������ת���ɷ������ܵIJ��Ϻϳɼ�����
�˾��ܷ��糧��������ƣ�Ҫʹ���������Ƚ����ϣ������ֵܵ����������Ӻ��������������ķ�����Ԫ�ص���ʴ��‘���ʺ˾۱���Ϸ����豸’��International Fusion Materials Irradiation Facility��IFMIF����2006�꿪ʼ�ィ��2017��ʹ�ã�Ϊ�˾��ܷ��糧������ϿƼ��ѹء�
ITER�ƻ���ʱ30�������ɡ���һ����ƻ�����2024�꿪ʼ�ィһ����֤�Եĺ˾��ܷ��糧��DEMOnstration Power Plant��DEMO������2033������2040-2060���ﵽ��������25���߹��ʵ�����Ŀ�ģ��൱��Q=25���ɱ���21���ʹ�ͳ���ͷ��糧�ĵ�����Ӧ��
����
��ȥ60�꣬���������̫���˾���װ��ƿ�е���Դʹ�ã��������������ѵij���·��ǰ�С�һ�ָ��ţ�һ���ջ�������ܻ�Ҫ��Ŭ��50�꣬����ʵ�����ȡ֮��������֮���ߵ������ռ���ɫ��Դ��
���࣬���ͣ�
|