等离子态与核聚变

1.等离子态与核聚变

太阳的结构

首先是等离子态与核聚变的关系。我们知道核聚变的第一步是要使燃料处于物质第四态，也就是说要进入等离子体态。这是由于等离子体是一种充分电离的、整体呈电中性的气体。在这样的气体中，在高温的作用下，电子有足够的能量来摆脱原子核的束缚，使原子核完全裸露出来，这样一来核子与核子就有可能互相碰撞。

等离体聚变

随着等离子体温度的不断升高，在温度高达几千万度甚至几亿度的时候，原子核就能克服外界的斥力而聚合在一起。如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间，这种聚变反应就可以稳定而又持续地进行。一般情况下，把等离子体的温度、密度和热能约束时间的乘积称为“聚变三重积”，当它达到1022时，聚变反应输出的功率就等于为驱动聚变反应而输入的功率，只有超过这一基本值，聚变反应才能自动进行。核聚变作为21世纪理想的换代新能源，虽然对中国和亚洲对能源的巨大需求有着相当好的缓解作用，不过要实现聚变三重积却没有那么容易，因此要使核聚变以一项新能源的面貌出现，科学家还需要进一步努力。

2008年3月31日，中科院等离子体所科研人员，成功获得了超过1分钟的等离子体放电技术。这项技术是从超导托卡马克的核聚变物理实验装置所获得的。被命名为HT-7超导托卡马克，是世界上第二个能产生分钟量级的高温等离子体的实验装置。在这个装置中，等离子体放电时间最长达63.95秒。它是继法国之后，世界上仅有的两个可进行高参数稳态条件下等离子体物理研究的国际合作平台之一。

它利用环形超导磁场，对等离子体进行加热、约束，从而创造可以控制的产生聚变的物理条件。这个装置是由中科院等离子体研究所在1994年建成的，1995年投入运行。是一种面向国际前沿，以先进运行模式、高参数稳态运行等，对未来核聚变反应堆有重大意义的课题所涉及的科学问题为研究主线而进行的。