超导托卡马克实验装置缺点

『壹』 全超导托卡马克核聚变实验装置的装置概况

建设背景
上世纪90年代初，库尔恰托夫研究所所长卡托姆采夫院士致信李正武院士，表示愿意赠送T-7给中国，该信被转交到时任等离子体所所长的霍裕平院士。等离子体所认真分析了国际核聚变发展的趋向，抓住机遇，果断决策，接收了T-7装置，并动员和组织了全所主要的人力、财力和工程技术力量，投入装置的建设。
T-7装置不是简单的引进，而是根据我们的研究和实验要求进行了根本性改造：将原48个纵场线圈合并改造成24个，并重新设计制作了新的真空室，增加了34个新的窗口，大大改善了装置的可接近性。为开展高功率辅助加热和长脉冲运行实验，设计安装了真空室内主动水冷内衬和新的垂直场系统。建成了国内最大的低温液氦系统和大功率电源系统等九个子系统，使一个原本不具备物理实验功能的T-7装置改造成能够开展多种实验的先进装置--中国第一个、世界第四个超导托卡马克HT-7。
发展过程
1990年10月，与俄协议正式生效；1991年3月，HT-7正式立项；1991年6月T-7所有部件运抵等离子体所；1993年国际上12位著名核聚变科学家组成的国际评估小组对HT-7进行评估，称HT-7是“发展中国家最先进的托卡马克装置，并能进行准稳态运行，使中国核聚变研究接近世界核聚变的前沿”；1994年5月HT-7装置建成；同年7月在励磁控制与保护系统、电流引线和氦、氮冷却管路等相关施工完成后，成功地进行了装置低温调试，最大纵场励磁电流超过5 000A；1994年8月该装置由中科院正式立项，纳入国家大科学工程管理； 1994年12月，在完成了极向场控制系统后又进行了首次工程调试，获得首次等离子体；HT-7在解决了包括电流引线在内的一些关键问题后于1995年春成功地进行了工程联调，从此开始了装置的实验运行；1998年获中科院科技进步奖一等奖；
2003年8月获安徽省2003年度科技进步奖一等奖；2004年1月，“可控热核聚变实验研究获重大突破” 被两院院士评选为“2003年度中国十大科技进展”；2003年财政部开始对大科学工程进行绩效资金考评，中科院将HT-7选为京外试点参加首批考评，成绩优秀。 在HT-7成功运行的基础上，“九五”国家重大科学工程--大型非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置HT-7U在1998年立项。
1998年7月国家计委下达投资[1998]1303号文，同意由中科院主持，中科院等离子体物理所承担国家重大科学工程项目“HT-7U超导托卡马克核聚变实验装置” 的建造；2000年10月国家计委下达计投资[2000]1656号文，同意该项目的工程开工建设。为使国内外专家易于发音、便于记忆同时又有确切的科学含义，2003年10月HT-7U正式改名为EAST(Experimental and Advanced Superconcting Tokamak)。
EAST工程历经5年多的建设于2006年全面、优质地完成。同年9-10月和2007年1-2月EAST装置进行了两次放电调试，成功获得了稳定、重复和可控的各种磁位形高温等离子体。2007年3月1日EAST项目通过了国家发改委组织的验收。从此，EAST--世界上第一个非圆截面全超导托卡马克正式投入运行。EAST虽然比国际热核聚变试验堆(ITER)小，但位形与之相似且更加灵活。ITER的建设需要10年左右，其间EAST将是国际上极少数可开展与ITER相关的稳态先进等离子体科学和技术问题研究的重要实验平台。它的建成将使我国在人类开发核聚变能的过程中能够做出更多的重大贡献。

『贰』 有哪位大哥大姐告诉我啊

几乎完美的能源 人造太阳：难度超乎想象(图)

进入3月，全球数千名从事核聚变研究的物理学家都在等待一份来自安徽合肥的实验报告。他们希望中国同行带来好消息扮运轿，从而增强他们在不久的将来投入ITER(国际热核实验反应堆)建设的信心。

这个实验，是对一个类似ITER核心装置的大型设备进行联合调试，以确定其是否能正常运转。在实验所在地中国科学院等离子体物理研究所，它被称为“先进超导托卡马克实验装置(英文缩写为EAST)”。

50年来，在地球上模拟太阳内部的核聚变反应，并把产生的惊人能量稳定地输送到电站，一直是人类未能实现的梦想。但一些物理学家相信，这一天肯定会来临。他们希望通过ITER计划向持怀疑态度的政治家和科学家证明，核聚变是一种可行的能源来源。

正因为如此，EAST实验似乎“根本承担不起失败”，这让聚集在合肥的100名核聚变专家和工程技术人员深感压力。

几乎完美的能源

核聚变是能源危机的终结者吗？一些物理学家对此坚信不疑。

3月2日，一位负责给EAST降温的工程师就认为，聚变能是今后能够大规模甚至一劳永逸地解决人类能源问题的惟一途径。

“站在悬崖的边缘，我们只能再造一个‘太阳’，别无选择。”他说。

100年前，爱因斯坦预见了在原子核中蕴藏着巨大的能量。依据他提出的质能方程E＝mc2，核聚变的原理看上去极其简单：两个轻核在一定条件下聚合成一个较重核，但反应后质量有一定亏损，将释放出巨大的能量。

1939年，美国物理学家贝特证实，一个氘原子核和一个氚原子核碰撞，结合成一个氦原子核，并释放出一个中子和17.6兆电子伏特的能量。这个发现揭示了太阳“燃烧”的奥秘。

实际上，太阳上的聚变反应已经持续了50亿年。在宇宙中的其他恒星上，也几乎都在燃烧着氢的同位素———氘和氚。

而氘在自然界中几乎“取之不尽”。科学家初步估计，地球上的海水中蕴藏了大约40万亿吨氘。从1升海水里提取的氘，在完全的聚变反应中所释放的能量，相当于燃烧300升汽油。如果把自然界中的氘用于聚变反应，释放的能量足够人类使用100亿年。

在实验室中，聚变反应的优点被不断发现——它产生的能量是核裂变的7倍，反应产物是无放射性污染的氦。更完美的是，未来的聚变电站会始终处于次临界安全运行状态，一旦出现意外，反应会自悄厅动停止，不会发生像三哩岛和切尔诺贝利那样的核泄漏事故。

1952年美国试爆了第一颗氢弹，促使科学家考虑如何控制核聚变反应在瞬间爆发的毁灭性能量，“人造太阳”之梦由此而始。

此后，石油、煤炭等化石能源日益枯竭，能源危机和温室效应步步逼近，获取新型能源已经变得十分迫切。虽然风能、水能、太阳能等可再生能源不断地被开发利用，但很难想象，它们能够完全替代传统能源。

超乎想象的难度

接下来的50年里，再造“太阳”的难度超出了所有科学家的预计。

马里兰大学的物理学家William Dorland在接受《自然》杂志采访时感叹，核聚变之所以进展缓慢，是因为“我们对等离子体的不稳定性和紊乱性知之甚少”。

由于存在巨大的引力场，在太阳核心1500万摄氏度、表面6000摄氏度的条件下均可轻松进行聚变反应。如果不需要控制能量输出，在地面制造核聚变也不是棘手的难题：氢弹就是把原子弹当“火柴”，来“点燃煤球”。

但要实现可控，过程则极为艰难。

科学家首先要把反应燃料加热到10万摄氏度，成为等离子体，即电子获得一定的能量摆脱原子核的束缚，原子核能够完全裸露出来，为碰撞做准备。然后他们要把这些等离子体继续加热到上亿度，使原子核拥有足够的动能克服库仑斥力，聚合在一起。

为了避免在瞬间产生巨大的能量，等离子体的密度必须维持在合适的水平。

做到了这一步，还没有真正实现可控。这些上亿度的等离子体，还必须在足够长的时间里“老实地呆在容器里”，使聚变反应稳定持续地进行，“不能以每秒超过1000公里的速度乱跑，也不能碰到容器的内壁”。

一个难题是，用什么来装1亿度高温的等离子体？

前苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出磁约束的概念，期望用“无形的河床来约束河水”———环行磁场。在磁场中，带正电的原子核会沿着磁力线做螺旋式运动。此外，高功率的激光束也被用来充当“魔瓶”。

尽管科学家突破了一个又一个障碍，但距离“太阳”的光芒依然遥远。

中国科学院等离子体物理研究所研究员邱励俭说，要让“魔瓶”亮起来，必须厅肆同时解决超大电流、超强磁场、超高温、超低温等极限环境，牵涉真空、磁场、控制、等离子体、原子核等诸多领域的科学和技术难题。

而这“需要全世界最好的科学家和工程师一起合作，需要数国财力的共同支持”。

乐观的估计

于是，ITER计划应运而生。

1985年11月，美国和前苏联倡议在国际原子能机构框架下，由美国、前苏联、日本和欧洲共同体四方参与，建设国际热核实验反应堆。第一个设计方案是于2010年建成一个实验堆，实现1500兆瓦功率输出，造价约需100亿美元。

这个雄心勃勃的国际大科学工程，自出生之日便命途多舛。

由于当时的石油价格仅10多美元一桶，能源危机并未显现，加上前苏联的解体和美国的退出，这个方案以及随后“缩小版”的新方案一度搁浅。

ITER的推迟，为中国、韩国和印度等国家提供了一个“呼吸的空间”。我国在2002年表示有兴趣参加ITER计划，并在2003年成为ITER谈判过程中的正式成员。

中国ITER专家委员会的一位委员说，因为对能源的迫切需求，中国才不惜血本加入ITER。根据合同，中国要承担整个项目100亿美元中10％，投入可谓史无前例。

随后，美国宣布重返ITER，韩国和印度也先后加入。2005年6月28日，在一片争吵声中，ITER的建设地点最终落在法国南部的卡达拉舍。

政治角逐结束，科学家们走向前台，他们期望这个地球上最昂贵的科学设备能带来新能源的曙光。“毕竟，我们有了场地，可以做实验了。”哥伦比亚大学物理学家Gerald Navratil说。

但是，ITER只是一个实验堆，离发电依然十分遥远。如果获得成功，它的下一步是建造商业示范堆，目的是验证商业可行性；最后还要建造商业运行堆，以验证经济可行性。

“完成这些过程可能还需要50年。”中国科学院等离子体物理研究所所长李建刚强调。他乐观地估计，“人造太阳”的出现，不会超过100年。

东方的曙光

在2005年7月21日出版的《自然》杂志上，来自英国原子能研究部门的物理学家David Ward打了一个赌。“我愿意和你赌100美元，别的核聚变装置会比ITER更先开始工作。”他说，“在欧洲，我们对聚变反应的前景很乐观。”

位于中国合肥的EAST就有可能是这样一个装置。

3月7日，EAST进入降温实验的第18天，邱励俭在工程日志上记下了一个数字。他说，在这个数字的低温下，EAST的超导线圈进入超导态，此次实验最重要的一个目标已经达到。

他们计划在今年7月份前后进行首次放电实验。

1954年，前苏联设计成功托卡马克(意为环行真空磁线圈)装置。此后，全世界建造了上百个托卡马克装置。其中，欧洲联合环(JET)在1991年11月将氘氚混合燃料加热到了3亿摄氏度，获得1分钟的等离子体放电。

但是在强电流作用下，常规托卡马克的磁线圈同样会发热。为了解决这个难题，科学家将超导技术成功应用于磁线圈，建成超导托卡马克。

邱励俭介绍，目前世界上的超导托卡马克，只有法国的Tore－Supra和中国的HT－7能正常运行。

HT－7是前苏联赠送给中国的一套实验装置，经过中国科学家的改进，它在2005年12月14日获得了1000万摄氏度、持续306秒的等离子体放电。这个结果，离法国的Tore－Supra只有一步之遥。

几年前，中科院等粒子体物理研究的专家们开始设计更先进的EAST，这是一个高5米、内直径7.62米、重达400多吨的庞然大物。作为世界上第一个全超导托卡马克，它与ITER的核心装置非常接近。专家们为此花费了6年时间，前后投入经费达3亿元人民币。

“一旦它运行成功，能够为未来降低ITER的风险提供十分宝贵的经验。”李建刚说。

http://news3.xinhuanet.com/st/2006-03/10/content_4283992.htm

『叁』 在人造太阳实验的过程中，我国运用了哪些科技

中国科学院等离子物理研究所宣布，我国的超导托卡马克实验装置EAST即人造太阳，已实现了世界上第一个高约束操作，即5000万度等离子体连续放电101.2秒，创造了世界上的物理奇迹，中国科学院合肥研究所等离子研究所副所长表示，实际上每一次进步，物理实验的每一次成功都伴随着很多工程，要做很多验证实验，经历很多失败。

这是一条小于1毫米的超导线，其中有成千上万的超导线，每根导线只有6微米，大约是头发的十分之一。 我认为我国已经成为聚变科学和技术领域的世界领导者，更重要的是，我国有一个雄心勃勃的计划来建造自己的聚变工程实验堆，这将重新定义世界的聚变能发展速度和过程，我真的为此感觉到骄傲。

『肆』 当人类攻克了核聚变的大关之后，世界会发生什么变化

核聚变是人类在不远未来对能源利用的有效方案。

核聚变是获得原子能的方法，通过轻核聚合引起原子核结合能变化。 核聚变所需的是氢燃料， 相对核裂变，更加安全和洁净 。但如何实现可控核聚变，目前还是人类需要解决头等大问题。

核聚变的条件与技术实现。

由于核聚变的温度高达千万度以上，在这样的状态下，所有原子成为等离子态，而且 核聚变条件除了高温，还要使等离子体密度足够大，维持时间足够长 ，这样才能发生自持的核聚变反应。这样只有太阳这样的恒星才具备这样的天然条件，不断释放出巨额的光和热量。恒星依靠自身巨大的质量和引力能够束缚等离子体，在高温下持续的核聚变。

当前人工可控核聚变的困难

人工可控核聚变的困难在于如何实现对高温等离子体的束缚，地球上当然无法具有恒星那样足够大的引力来约束高温等离子体。目前研究可控聚变的有效途径是 磁约束和激光惯性约束 等方案，国饥橡际和国内都启动了多项可控热核聚变实验堆的研究，尽管对核聚变过程的研究进行了数十年，但目前对还具有很大的技术挑战，乐观估计，离商业应用还要几十年的时间。

一旦突破可控核聚变，人类的发展就进入到了新纪元

一旦人类突破了可控核聚变，地球上的能源危机当然就不复存在；燃烧石油等碳基能源所造成的的温室效应，也会得到有效的治理。目前，一些科学家们对文明的分级也是以能源的利用为标准的。所以一旦人类实现可控核聚变，就可以利用装载核聚变发动机的飞船，实现星际旅行的目的，去寻找更多的资源和 探索 星空秘密，我们的征程是星辰大海。

我在能源领域干了二十多年，应该算比较了解这个问题。我就简单分析一下吧。

先说题目的问题，核聚变人类已经能实现了，这就是“氢弹”，题主可能想问的是 “可控核聚变 ”吧？
按照套路，我们先说说什么叫做核聚变？
核聚变，又称聚变反应，是将两个较轻的原子核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核或粒子的一种核反应。在这个过程中，核聚变反应将一部分反应物的质量转化为了能量。

太阳就是一个巨大的核聚变反应堆。氢弹就是利用核聚变释放的巨大能量摧毁目标的。
什么是可控核聚变？
可控核聚变就是人工控制核聚变的能量输出过程，使能量输出大小满足人类对能量的动态需求。

最容易实现的聚变反应是氢的同位素：氘与氚的聚变。氘在海水里存储约有40万亿吨，理想状态下释放出的能量足够人类使用上百亿年，聚变后产生的是没有放射性污染的氦。

根据爱因斯坦的质能方程：E MC²，可以简单的算出1千克物质完全的转换为能量可以得到9 10 16焦耳的能量，换算成电能约为250亿千万时。 2016年，全 社会 用电量59198亿千瓦时。 这只需要大约340吨聚变燃料就能满足全国的用电需求了 。

可控核聚变反应堆离商业运行大约还有50年。
可控核聚变对我们世界的影响
可控核聚变实现商业运行后，人类再也不会为能源问题担忧，它的影响是巨大的：

首先它推动人类进入了所谓的第一类文明（目前为0.7级文明），即：“行星文明”。我们所发生的历次工业革命从本质上来说，就是对能源的利用方法和效率的变革。可控核聚变的商业运行无疑将推动另一次工业革命（估计是第五次工业革命，前四次分别是：蒸汽机革命、电气化革命、信息革命、人工智能革命），人类 社会 发展又将走上一个快车道。

在政治上，全球的能源格局将全盘洗牌，中东的石油资源不能再成为一些国家的撒手锏，实现了世界的能源均衡化。能源问题从此以后就不顷蠢会成为战争的导火索了，世界将更加和平。

环境问题将得到解决。由于可控核聚变的产生物为氦，没有环境污染问题，也没有温室气体排放问题，而且能源更加便宜，我们将告别雾霾……

人口增长与耕地减少的问题得到缓解。相对便宜的能源为现代农业工厂的实现提供了可行的条件。可以采用现代化的农业种植大厦来种植农作物，采用低耗能的电灯来提供光合作用。战争的风险进一步降低。

人类将开启太空时代。目前人类 探索 太空的限制主要是缺乏充足、可靠的能源供应，有了可控核聚变后，再加上无工质引擎，我们的将征服整个太阳系，到时候移民火星将不成问题。
最新消息烂乎旁：美国麻省理工学院科学家表示，核聚变发电的梦想即将在15年内变成现实。
估计是取得了重大突破！要记住：核聚变是国际合作项目，谁取得了突破都是好事！

实现低成本的可控核聚变意味着人类获得了几乎取之不尽用之不竭的能源。

国际热核聚变实验反应堆，计划于2025年点火，预估总造价超过150亿欧元，以目前的进展来看，这个项目流产的可能性在不断增加

现如今人类已经实现了（极短暂的）可控核聚变，但是 反应堆的建造成本和使用维护成本奇高，离商用还遥不可期 。

我们不妨浪漫的设想一下，如果低成本可控核聚变得以实现，地球和人类文明会发生怎样的变化——（低成本是指成本是现有能源的1/10甚至更低）

1、饥饿将彻底消失：
即便在今天，世界上仍有高达8.21亿人处于饥饿之中，而且这个数字仍在上升，然而于此同时，发达国家的消费者每年要丢弃高达40%的食物，全球范围内有25%以上的食品损失在运输环节。

全球粮食生产的总量是够的，但地区间差异巨大，而远距离运输成本高，使得很多地方的人还吃不饱肚子 ，当低成本可控核聚变实现，运输成本将大幅下降，粮食可以实现全球范围内的分配，饥饿将彻底消失。

2、淡水危机解除
目前海水净化的主要问题就在于成本，即便是以色列最先进的海水淡化工厂，每吨淡水的生产成本也在5块以上，成本结构里，能源成本（电费）占据了绝大部分，这使得海水淡化技术难以大面积推广应用。当低成本可控核聚变实现，海水淡化和远距离运输的成本将大幅下降，干旱和淡水匮乏将成为往事。

3、环境危机，特别是全球变暖问题得以解决
当前全人类面临的最大的问题就是全球变暖，其根源就在于人类无法摆脱对化石燃料（石油、煤炭）的依赖，产生大量的温室气体二氧化碳，导致全球气候变暖。核聚变是一种清洁能源，没有温室气体排放，产生的核废料半衰期非常短（能快速转变为无放射性物质）、即便发生核泄漏危害也较低，撤离半径仅需要一公里，这比目前的核裂变反应堆泄露的危害要小的多得多。

人类掌握可靠的可控核聚变技术也意味着人类文明迈入了一个新的纪元，再丰富的想象力也难以预测到了那一天究竟会发生什么，让我们一起静静等待人类文明闪耀的那一刻到来吧！

看了朋友们一些回答，说的都很好。攻克核聚变，应该说攻克可控核聚变，这个世界的能源领域就宽广了很多。
就像过去人类发现发明的机器和电力，从此走出了黑暗的农耕时代，进入了高速发展的现代生活。任何科学的重大发现和发明都能够极大的推动人类 社会 的进步，可控核聚变的实现，将促进人类文明进入一个新发展时代。

核聚变的理论形成已经半个多世纪了，人类早就已经实现了核裂变和核聚变的部分应用，比如原子弹、氢弹，就是典型的核裂变和核聚变的应用。但原子弹和氢弹的爆发是瞬时作用的，这种巨大的能量是不可控的爆发。

人类已经掌握了可控核裂变的技术，并且已经广泛的运用与生产与生活，主要表现在核发电和核反应堆驱动，2006年世界核子发电在全部电力里面就已经占有15%的比重，这方面中国起步晚，占比较低。

但人类对核聚变的运用还一直在研究中，进展较为艰难缓慢。

可控核聚变之所以比可控核裂变更难攻克，是因为进行核聚变的条件更为苛刻和困难。
在太阳中心，每时每刻都在进行着核聚变，每秒钟有6亿吨的氢转变成5.96亿吨氦，释放出400万吨氢的能量，正是这巨大的能量给太阳系所有的行星、卫星、矮行星、小行星、星际物质等提供了光和热。激发这种能量的是太阳核心3000亿个大气压的压力和1500万度的温度。

地球上无法提供这么高的压力，只有靠提高温度来实现核聚变，这样要求温度达到上亿度。所以如何达到这样的温度，用什么样的容器或者方式来约束这种温度，是目前科学界需要重点解决的关键难题。
人类之所有这么重视可控核聚变的开发，因为它具有很高的比较优势。
相比核裂变，核聚变有如下优势：

1、核聚变释放的能量比核裂变更大。据测算6个氘核共放出43.24MeV能量，相当于每个核子平均放出3．6MeV。它比n+裂变反应中每个核子平均放出200/236=0.85MeV高4倍。

2、核聚变无高端核废料，可不对环境构成大的污染。而核裂变由于原料铀的储量不多，政治干涉很大，放射性与危险性大，核裂变的优势无法完全利用。

3、核聚变燃料供应充足，地球上重氢有10万亿吨。每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油。

所以，如果能够实现可控核聚变，人类将能够克服阶段性的能源危机，真正的从“石油文明时代”走向“核文明时代”，人类文明将提升到一个新的层次。

近年来，可控核聚变的研究正在提速，在许多具体方面有所突破。
中国的核聚变“人造太阳”实验装置EAST（先进超导托卡马克实验装置），已经获得超过101.2秒的稳态长脉冲高约束等离子体运行，在这方面走到了世界前列。能不能像常常说的最终实现弯道超车，还有待后续努力。

有报道德国仿星器核聚变反应堆研究取得突破进展，而美国洛克希德马丁公司早在2014年就宣布，可控核聚变技术小型化取得突破，一个可安装在卡车后端的小型反应堆有望在十年内诞生。这些都是可喜的进步。

科学界预测了，受控核聚变发电有可能在2025年实现商业运营，2050年将有可能广泛的服务于 社会 。

时空通讯在过去已经多次提到过宇宙三级文明等级的划分，这是前苏联科学家卡尔达舍夫在上世纪六十年代提出来的一个理论。
卡尔达舍夫认为宇宙文明的主要衡量度标是能源的控制和使用，可分为行星级一级文明，恒星级二级文明，星系级三级文明。每一级文明的提升，都伴随着能源使用的数量级增长。他的这个理论尽管只是一种假设，但得到了科学界广泛的认同。

科学界测算，人类文明目前还只有0.73级，要达到一级文明，我们人类所需要的能源还要在现在的基础上增加10000倍以上，而达到二级文明则需要增加能源控制和使用能力100亿倍以上。

实现了可控核聚变，解决了能源危机，使人类控制和使用能源的能力得到大大的提升，有可能使人类文明在100年内达到一级行星级文明。当然要实现二级文明人类还需要几千年的奋斗（这方面的介绍请查看时空通讯过去发表的相关文章）。

由于可控核聚变能料的高度浓缩化，人类有可能实现深空 探索 和开发。我们现在的火箭采用的是常规能源，发射到地球轨道就需要燃料成百上千吨，所以无法带着很多燃料远航。如果核聚变，30毫克的氘就相当于300公升汽油，三公斤氘就相当于30000吨汽油的能量，如果氚核聚变则可以实现更大能量的输出。这样飞向深空再也不要携带大量的燃料了，就有可能飞的更远。

当然太空远距离航行还需要伴随着引擎和太空生存保障等诸多方面科学技术的同步提升，才有可能实现。

核聚变的能源地球上储存量巨大，够人类使用一阵子。

这就是时空通讯的看法和认知，欢迎点评。
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我来蹭一波热度。相信大家最近都被中国人造太阳等离子体中心温度达到1亿摄氏度而领先全球的消息刷屏了吧。

题目中所说的应该指的就是 可控核聚变技术 ，核聚变是什么呢？看看天上的太阳，它为什么可以一直发光发热，它烧的是什么，为什么可以烧这么久呢？

太阳之所以发光发热那是因为在太阳的核心，高温高压的状态下，氢原子之间发生核聚变反应而释放出大量的能量，然后源源不断地输送到太阳的表面并辐射到整个太阳系。 原子核裂变和聚变都可以释放出巨大的能量，原子弹利用的是核裂变，氢弹则利用的是核聚变，核聚变相比于核裂变更难以进行，释放的能量也更加可怕 ，在太阳的核心处，温度高达1500万摄氏度，压强也是大得可怕。

核能是清洁能源，长期以来人们利用的都是核裂变产能，但是对于核聚变，人类目前还只能掌握氢弹这一种不可控制的核聚变形式。与传统的发电方式相比， 用核燃料效率高得多，比如产生100万千瓦的电能，需要消耗50万吨煤，但是却只需要30吨核燃料。 广义上来讲，核燃料是取之不尽用之不竭的，核裂变产生的能量都这么大，核聚变就更不用说了，如果人类有一天可以掌控可控核裂变，那么可以毫不夸张地说，人类讲不会再有能源危机。

但是将这一过程可控化却是很难的，首先需要满足的就是高温，高温是等离子体生成的先决条件，等离子体指的是电子中子脱离原子核之后和原子核形成的一种离散的状态。 但是光有温度还是不够的，还需要高压，但是这一点就更难以办得到了， 因为地球上没有一个容器能够承受核聚变所需要的高压条件。所以呢，高温就成了唯一的发展方向，并且这个温度一般都在一亿度以上。

虽然我国在了可控核聚变技术上的研究已经步入了世界前列，但是距完全掌控核聚变技术还有很长的路要走。如果有一天人类真的攻克了可控核聚变技术，那么正如我上面所说的，人类将不会再有能源危机，与此同时，当今世界因为能源争夺而带来的战争到时候应该也没理由存在了。

人类攻克了核聚变后，世界能源 历史 将进入一个从能源短缺到能源取之不尽，用之不竭的新纪元。从此，人类的文明也即将进入大跨越发展的新时代。

首先，石化燃料将迅速消失，燃煤电厂将全部拆除，燃油 汽车 退出 历史 舞台，煤矿、石油、天然气基地、炼油厂，加油站全部关闭，甚至风电太阳能电站也逐步淡出。取而代之的是超清洁的氢能发电站遍布世界各地，更加发达的输电网将世界连成一体。大气污染成为 历史 ，温室效应大气升温的效应终于得以控制。不管是乡野还是城市，篮天白云下的人们享受能源 科技 革命带来的无限美好生活。

其次，电费成本大幅下降，超级便宜的电能改变人们的生活，用电做饭，用电取暖，用电能出行，石化的副产品塑料也将消失，人们不再担忧大量塑料产品对自然环境造成的伤害。人们的日常生活用具重新回归纸基，大量用植物纤维做成的日常用品填充人们的生活。

第三，超级便宜的电能让海水淡化普及，中东，非洲和我国的西部沙漠隔壁，从此有了源源不断的淡水水源，大片的森林绿洲庄园在沙漠成长，一大批因能源革命而崛起的新兴城市不断涌现出来，人类在改善贫瘠土地和荒漠的同时，也改变了气候。

第四，蓄电电池技术终将突破，各种大中小号的超能蓄电池，遍布生产生活的各个领域，随着智能化的普及，身携超能电池的机器人忙碌于山林田野，城市乡村，人们慨叹生活之便利和美好，贫穷饥饿永远不再。

第五，能源革命使 探索 太空拥有了广阔的发展空间，源源不尽的能源使太空飞船的吨位、速度有了质的飞跃，大型太空站的兴建以及月球基地的建设，使得人民向往太空，飞往太空的梦想成为现实。

当人类攻克了核聚变的大关之后，世界会发生什么变化？

不要被二次世界大战末的美国人1945年8月6日在日本广岛长崎投掷的二颗原子弹而谈“核”聚变。当地球人类在100年之内攻克了核聚变的大关后，人类会制造“核能火箭 ，”将其应用于“猎户座计划”和2011年，DARPA与NASA倡导的一个“百年星舰”计划。建造一艘真正星际飞船，而是要集合世界上顶尖科学家，为下一个世纪的星际旅行制定一个切实可行计划。

这个可以追溯其 历史 到 20 世纪 50 年代。当时大多数人生活在核战的恐惧之中，但少数原子科学家在寻求和平利用核能。他们考虑了种各样的想法，比如利用核武器来开辟港口和海湾。

由于担心核爆炸的副作用和破坏力，这些想法大多被否决了。然而，有一个有趣的建议吸引着人们。它被称为“猎户座计划”，寻求利用核弹作为星际飞船的动力来源。计划的框架很简单:制造迷你型原子弹，然后从飞船的尾端逐个发射。每次迷你型核弹爆炸，都会产生一股能量冲击波，推动星际飞船前进。原则上，如果连续释放一系列迷你型核弹，火箭可能被加速到接近宇宙中最快的光速。这个想法由核物理学家泰德·泰勒和弗里曼·戴森共同提出。泰勒因设计了多种核弹而闻名，从有史以来最大的核裂变炸弹(核爆炸威力约为投掷在广岛原子弹的 25倍)到大卫，克罗克特便携式核导弹(其威力是广岛原子弹的千分之一)但他渴望将自己在核弹方面的广博知识用于和平目的。于是他抓住了制造猎户座号太空舱的机会。

这一任务主要的挑战是如何精准控制一系列小爆炸,使星际飞船能安全地驾驭核爆炸的冲击波而不在这个过程中被摧毁。为了实现这一目的，一系列速度范围的设计方案被制定出来。其中最大的模型直径为14 英里，重达 800 万吨，由 1080 枚炸弹推动。理论上，它可以达到光速的 10%，并在 40 年内到达半人马座阿尔法星。尽管这艘飞船体型巨大，但计算表明它可能是可行的。

然而，批评人土一致认为，这艘核脉冲星舰会释放出放射性尘埃。泰勒反驳说，当尘埃和金属炸弹外壳在爆炸后变得具有放射性时，才会产生放射性尘埃，因此，如果飞船只在外太空启动发动机就可以避免这种情况。但是 1963 年的《部分禁止核试验条约》也使得对小型原子弹的实验变得更困难。猎户座号太空舱的最终归宿是作为一种好奇写入古老的科学书籍。

核能火箭的缺点:猎户座号太空舱项目终结的另一个原因是泰德·泰勒本人对此失

去了兴趣。既然这似乎是发挥了他的天赋，为什么不再支持这项 探索 。他解释说:建造猎户座号太空舱将会产生一种新型的核弹。尽管他一生大部分时间都在设计铀裂变炸弹，但他意识到有一天

猎户座号太空舱可能也会使用特别设计的强大氢弹，他停下了脚步。这些炸弹能释放科学上已知的最大能量。它们经历了三个发展阶段。20 世纪 50 年代的第一批氢弹是体积巨大的装置，需要大型船只来运输。实际上，它们在核战争中毫无用处。第二代核弹是小型、便携式多弹头分导导弹，它们是美国和俄罗斯核武器库的主力。

核聚变火箭在概念上是可靠的，但是核聚变能量还没有被证明。此外，这些火箭的巨大规模和复杂性使人们对其可行性产生了怀疑，至少在 21 世纪是这样的。尽管如此，核聚变火箭被认为是除光帆外最有希望实现的。

知足常乐于上海2019.12.13日

首先核聚变并不难，例如氢弹的工作原理就是核聚变，但氢弹除了作为武器之外，对人类并没有其他的用处，所以人类真正需要的，是可控的核聚变，从某种意义上来说，太阳就是一个巨大的可控核聚变机器，这个机器可以在数百亿年的时间之内，持续的产生能量。

那么一旦人类掌握了这种技术，就意味着人类跨入了另外一个时代，例如我们都知道科学的发展，离不开对于能源的利用，而现在的主流能源，无非就是石油和煤炭，这两种能源都是化石燃料，化石燃料最大的问题，就是开采难度大，并且还会产生污染物。

而可控核聚变的原料，是由氢的同位素氘，而氘这种东西，地球上非常非常的多，根据一些计算来看，海洋当中储存的氘，大概有40万亿吨以上，那么一般来说0.03克的氘，就可以释放出300升汽油产生的能量，所以一旦可控核聚变成真，人类就和那些化石能源说再见了。

其次可控核聚变一旦成真，人类必将大规模进入太空，现代人类在 探索 太空的时候，最大的问题就是能源补充，例如国际空间站每隔一段时间，就需要派人去运送物资，但每一次的发射，都需要耗费数千万美元，所以人类对于太空的 探索 ，会受到相当大的掣肘。

如果可控核聚变的技术能够实现，人类就可以将成本压低，甚至我们可以在月球或者火星，建造一个大型的可控核聚变反应堆，一旦这样的反应堆建成，人类既可以在这个星球上立足，进而改造这个星球，所以可控核聚变的技术，非常非常的重要，只要一旦实现，人类就进入了一个新的时代。

核聚变一旦投入正式运用，最明显的就是该国的 能源问题 可以说是得到了 永远解决 。石油可以就退出 历史 舞台了， 那群靠石油富起来的中东国家，可就哭惨了。 如果中国能率先掌握，老美估计得慌的不行， 民族的复兴指日可待 。

咳咳，不多说了，下面就来介绍一些 相关知识 ：
核聚变
其实道理很简单，如果你能想法设法让 两个原子的原子核（一般是氢同位素），撞到一起，聚合为一个新的原子核。在这个过程中能释放出巨大能量 。爱因斯坦的质能方程就能派上用场了。

不过人工核聚变也是分层的。像氘氚聚变是最早的一代核聚变，比如 一个氘和一个氚反应 ，就能释放出17.6兆电子伏特的能量。虽然原料是海水，可以说用不完，但是也有缺点。就是要释放出中子，这样会导致聚变装置寿命降低。 最完美的当属氦3反应 ，没有中子，也没有氚的放射性。
可控核聚变的难点
高温高压 ：高温可以让粒子运动速度加快；高压，可以是粒子运动范围缩小，而 这两个都能提高粒子相互撞击的概率。

以 太阳为例 ，我们知道太阳无时无刻不在进行这核聚变反应。为什么它能那么稳定持续的输出能量呢？因为太阳发生反应的内核，温度在一千到两千万度左右，并且有着强大的 引力约束 。所以原子核相撞的前提就有了。

但 那项技术是恒星的专利，在地球模拟不了 。于是我们 只能提高温度，甚至要达到上亿度 。但是这么高的温度的等离子体，增压才能控制住，保证反应装置不被“烫”坏？目前主流的方法都是 磁约束 ，这些高温等离子体，被磁场拘在一起，维持聚变的状态，不停的旋转运动。

所以如何做到持续的高温的同时，还能保证装置不被损坏。

我们离正式投入使用估计还有几十年要走。
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攻克核聚变大关，很多人想到的往往是实现了可控核聚变。不过，核聚变的大关不止这一个，突破可控核聚变大关后还会有新的大关。

托克马克、仿星器等有个外号叫做“人造太阳”，虽然内部进行的也是核聚变，但是和太阳上的核聚变并不一样。核聚变指的是将轻原子核合成为较重的原子核的过程，在这个过程中可以释放出大量的能量。不过即使是不可控核聚变，人类目前能够操作的也只是氘和氚这两种氢的同位素的核聚变，还不能实现最常见的氢原子核的聚变。尽管目前看地球上的氘和氚资源足够人类使用一段时间，但人类对能源的需求是不断扩大的，受控核聚变的实现不会让人类一劳永逸。

而太阳上主要进行的是质子-质子链反应，依靠质子（氢的原子核）就能实现轻核的聚变。太阳可以直接使用更常见的氕进行核聚变，这个过程人类还没有掌握。质量更大的恒星还能进行更多种的聚变，一直聚变到铁都是向外释放能量的。这样的过程人类更是无能为力。

人类对能源的需求不会因可控核聚变的实现而止，人类对科学的 探索 也是永无止境的。受控核聚变实现后，人类欢呼一下之后，又会投入到对下一个大关的攻克上。

『伍』 人造太阳

所谓“人造太阳”，即先进超导托卡马克实验装置，也即国际热核聚变实验堆计划(ITER)建设工程，是当今世界迄今为止最大的热核聚变实验项目，旨在在地球上模拟太阳的核聚变，利用热核聚变为人类提供源源不断的清洁能源。核聚变能以氘氚为燃料，具有安全、洁净、资源无限3大优点，是最终解决我国乃毕袭侍至全人类能源问题的战略新能源。
人造太阳是可控核聚变的俗称，因为太阳的原理就是核聚变反应。（核聚变反应主要借助氢同位素。核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射，不产生核废料，当然也不产生温室气体，基本不污染环境） 人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。科学家们希望发明一种装置，可以有效控制“氢弹爆炸”的过程，让能量持续稳定的输出。科学家们把这类装置比喻为“人造太阳”。人造太阳 “人造太阳”是指科学家利用太阳核反应原理，为人类制造一种能提供禅桐能源的机器——人工可控核聚变装置，科学家称它为“全超导托克马克试验装置”。 （托卡马克是“磁线圈圆环室”的俄文缩写，又称环流器。这是一个由封闭磁场组成手吵的“容器”，像一个中空的面包圈，可用来约束电离子的等离子体。）太阳的光和热，来源于氢的两个同胞兄弟——氘和氚（物理学叫氢的同位素）在聚变成一个氦原子的过程中释放出的能量。“人造太阳”就是模仿的这一过程。氢弹是人们最早制造出的“人造太阳”。但氢弹的聚变过程是不可控的，它瞬间释放出的巨大能量足以毁灭一切。而“全超导托克马克试验装置”却能控制这一过程。通过一种特殊的装置已经可以把氘氚的聚变燃料加热到四亿到五亿度的高温区，然后在这么高的温度下就发生了大量的聚变反应。目前在世界上最大的托克马克装置“欧洲联合环”上面已经获得了最大的聚变功率输出，到了16到17兆瓦。但是只能短暂地运行，也就是这个“磁笼”只能存在几秒、十几秒钟，聚变反应也是昙花一现！

『陆』 为什么一些大国要做人造太阳的研究工作

所谓“人造太阳”，即先进超导托卡马克实验装置，也即国际热核聚变实验堆计划(ITER)建设工程，是当今世界迄今为止最大的热核聚变实验项目，旨在在地球上模仿韩国太阳的核聚变，利用热核聚变为人类提供源源不断的清洁能源。核聚变能以氘氚为燃料，具有安全、洁净、资源无限3大优点，是最终解决我国乃至全人类能源问题的战略新能源。2016年2月3日，中国“人造太阳”EAST物理实验获重大突破，实现在国际上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电，标志着中国在稳态磁约束聚简档变研究方面继续走在国际前列EAST的成功建设得到国际聚变研究专家的高度评价。由29位国际聚变界权威人士组成的国际顾问委员会在评价意见中指出，“EAST是全世界聚变工程的非凡业绩，是全世界聚变能开发的杰出成就和重要里程碑”，“EAST是目前世界上唯一投入运行并拥有类似于即将建设的国际热核聚变实验堆（ITER）而采用全超导磁体的托卡马克装置。EAST的成功建设和运行为中国平等参加ITER这一重大国拦没乱际合作奠定了基础”。由国家发改委、中科院、科技部、国家档案局、国家环保总局、国家自然科学基金委的领导和相关院士及专家组成的34人验收委员会认为：EAST超导托卡马克核聚变实验装置项目实现了原定的建设目标，性能在同类装置中处于国际领先位置。这一具有我国自主知识产权的新一代全超导托卡马克核聚变实验装置率先在我国成功建成，整个实验系统运行稳定可靠，装置主机及其重要子系统均达到或超过设计指标，该装置已全面、优质完成，为我国核聚变事业的发展创造了良好的发展平台，也为我国全面参与国际合作项目奠定了坚实的基础。国家发改委副主任张晓强说：“这是我国聚变开发史上一个不可缺少的重察渗要步骤，也是我国科学家对世界科技发展的重要贡献。”

『柒』 托卡马克详细资料大全

托卡马克，是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器。它的名字Tokamak 来源于环形、真空室、磁、线圈。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的电浆加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。

基本介绍

• 中文名 ：托卡马克
• 外文名 ：Tokamak
• 技术类别 ：可控核聚变装置
• 约束类型 ：磁约束
• 相似技术产物 ：仿星器
• 竞争技术 ：惯性约束可控核聚变

装置的主要部件和子系统,核聚变简介,结构原理,各国概况,历史发展,现状及前景,钢铁侠中的“方舟反应堆”,

装置的主要部件和子系统

托卡马克(Tokamak)是一环形装置，通过约束电磁波驱动，创造氘、氚实现聚变的环境和超高温，并实现人类对聚变反应的控制。它的名字Tokamak来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(mag)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。 受控热核聚变在常规托卡马克装置上已经实现。但常规托卡马克装置体积庞大、效率低，突破难度大。上世纪末，科学家们把新兴的超导技术用于托卡马克装置，使基础理论研究和系统运行参数得到很大提高。据科学家估计，可控热核聚变的演示性的聚变堆将于2025年实现，商用聚变堆将于2040年建成。商用堆建成之前，中国科学家还设计把超导托卡马克装置作为中子源，用于环境保护、科学研究及其它途径。这一构想获得国内外专家较高评价。 包括磁体（环向场磁体及极向场磁体）、真空室及其抽气系统、供电系统、控制系统（装置控制和电浆控制）、加热与电流驱动系统（中性束和微波）、喷气及弹丸注入系统、偏滤器及孔阑、诊断和数据采集与处理系统、包层系统、氚系统、辐射防护系统、遥控操作与维修系统等部件（子系统）。虽然强磁场能提高约束性能，但受工程技术和材料限制，环向磁场一般为2~8T；为了获取稳定的核聚变能输出，托卡马克聚变堆最终要采用超导磁体（稳态运行要求），为此要增加杜瓦、冷屏和低温制冷系统。为将电浆加热至需要的温度，大型装置的总加热功率为几十兆瓦，国际热核实验堆装置的加热功率为73~130MW。

核聚变简介

核聚变（nuclear fusion），又称核融合、融合反应或聚变反应[1]核是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核（如氦），中子虽然质量比较大，但是由于中子不带电，因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出轿梁巧来，闭键大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。这是一种核反应的形式。原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。核聚变是核裂变相反的核反应形式。科学家正在努力研究可控核聚变，核聚变可能成为未来的能量来源。 核聚变的过程与核裂变相反，是几个原子核聚合成一个原子核的过程。只有较轻的原子核才能发生核聚变，比如氢的同位素氘（dāo）、氚（chuān）等。核聚变也会放出巨大的能量，而且比核裂变放出的能量更大。太阳内部连续进行着氢聚变成氦过程，它的光和热就是由核聚变产生的。 相比核裂变，核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题，而且其原料可直接取自海水中的氘，来源几乎取之不尽，是理想的能源方式。 人类已经可以实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。但是要想能量可被人类有效利用，必须能够合理的控制核聚变的速度和规模，实现持续、平稳的能量输出。科学家正努力研究如何控制核聚变。

结构原理

在托卡马克装置渣禅中，欧姆线圈的电流变化提 *** 生、建立和维持电浆电流所需要的伏秒数（变压器原理）；极向场线圈产生的极向磁场控制电浆截面形状和位置平衡；环向场线圈产生的环向磁场保证电浆的巨观整体稳定性；环向磁场与电浆电流产生的极向磁场一起构成磁力线旋转变换的和磁面结构嵌套的磁场位形来约束电浆。同时，电浆电流还对自身进行欧姆加热。电浆的截面形状可以是圆形，也可以与偏滤器（位于真空室内部的边缘区域，通过产生磁分界面将约束区与边缘区隔离开来，具有排热、控制杂质和排除氦灰等功能的特殊部件）位形结合设计成D形。在托卡马克装置上，已可通过大功率中性束注入加热和微波加热使电浆达到和超过氘一氚有效燃烧所需的温度(>10K)，最高已达4.4×10K。加大装置尺寸，约束时间大致按尺寸的平方增大。此外，还可通过提高环向磁场、最佳化约束位形和运行模式来提高 能量约束时间。实验结果表明，托卡马克装置已基本满足建立核聚变反应堆的要求。

各国概况

相比其他方式的受控核聚变，托卡马克拥有不少优势。1968年8月在苏联新西伯利亚召开的第三届电浆物理和受控核聚变研究国际会议上，阿齐莫维齐宣布在苏联的T-3托卡马克上实现了电子温度1keV，质子温度0.5keV，nτ=10的18次方m-3.s，这是受控核聚变研究的重大突破，在国际上掀起了一股托卡马克的热潮，各国相继建造或改建了一批大型托卡马克装置。其中比较著名的有：美国普林斯顿大学由仿星器-C改建成的ST Tokamak，美国橡树岭国家实验室的奥尔马克，法国冯克奈-奥-罗兹研究所的TFR Tokamak，英国卡拉姆实验室的克利奥（Cleo），西德马克斯-普朗克研究所的Pulsator Tokamak。 高1米4，半径0.785米 2006年9月28日，中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的新一代热核聚变装置EAST首次成功完成放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温电浆放电。EAST成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。

历史发展

二战末期，前苏联和美、英各国曾出于军事上的考虑，一直在互相保密的情况下开展对核聚变的研究。几千万、几亿摄氏度高温的聚变物质装在什么容器里一直是困扰人们的难题。二十世纪五十年代初期，前苏联科学家提出托卡马克的概念。托卡马克（TOKAMAK）在俄语中是由“环形”、“真空”、“磁”、“线圈”几个词组合而成，这是一种形如面包（多纳）圈的环流器，依靠电浆电流和环形线圈产生的强磁场，将极高温等离子状态的聚变物质约束在环形容器里，以此来实现聚变反应。 托卡马克内部 1954年，第一个托卡马克装置在原苏联库尔恰托夫原子能研究所建成。当人们提出这种磁约束的概念后，磁约束核聚变研究在一些方面的进展顺利，氢弹又迅速试验成功，这曾使不少国家的核科学家一度对受控核聚变抱有过分乐观的态度。但人们很快发现，约束电浆的磁场，虽然不怕高温，却很不稳定。另外，电浆在加热过程中能量也不断损失。 1985年，美国里根总统和前苏联戈巴契夫总统，在一次首脑会议上倡议开展一个核聚变研究的国际合作计画，要求“在核聚变能方面进行最广泛的切实可行的国际合作”。后来戈巴契夫、里根和法国总统密特朗又进行了几次高层会晤，支持在国际原子能机构（IAEA）主持下，进行国际热核实验堆（ITER）概念设计和辅助研究开发方面的合作。这是当时也是当前开展核聚变研究的最重大的国际科学和技术合作工程项目。1987年春，IAEA总干事邀请欧共体、日本、美国和加拿大、前苏联的代表在维也纳开会，讨论加强核聚变研究的国际合作问题，并达成了协定，四方合作设计建造国际热核实验堆。 1990年，中国国家科学院等离子所兴建大型超导托卡马克装置，得到俄、美、欧盟等机构、专家大力的支持。特别是俄罗斯科学家，世界聚变研究最具权威的俄罗斯国家研究中心卡多姆采夫教授，成为装置建设的“经常性技术指导”。 1993年HT－7建成，中国成为世界上俄、法、日（法国的Tore－Supra，俄罗斯的T-15，日本的JT-60U）之后第四个拥有同类大型装置的国家。中国在装置相关的超导、低温制冷、强磁场等研究都登上新的台阶。 1993年12月9日和10日，美国在TFTR装置上使用氘、氚各50%的混合燃料，使温度达到3亿至4亿摄氏度，两次实验释放的聚变能分别为0.3万千瓦和0.56万千瓦，大约为JET输出功率的2倍和4倍，能量增益因子Q值达0.28。与JET相比，Q值又得到很大提高。 1997年9月22日，联合欧洲环JET又创造输出功率为1.29万千瓦的世界纪录，能量增益因子Q值达0.60，持续时间2秒。仅过了39天，输出功率又提高到1.61万千瓦，Q值达到0.65。 1997年12月，日本方面宣布，在JT－60上成功进行了氘－氘反应实验，换算到氘－氚反应，Q值可以达到1.00。后来，Q值又超过了1.25。在JT－60U上，还达到了更高的等效能量增益因子，大于1.3,它也是从氘－氘实验得出的结果外推后算出的。 2000年，HT－7实验放电时间超过10秒，标志中国在这重大基础理论研究领域中进入世界先进行列。 2002年1月28日，在中国成都的核工业西南物理研究院与合肥西郊的中国科学院等离体物理研究所，基于超导托卡马克装置HT－7的可控热核聚变研究再获突破，实现了放电脉冲长度大于100倍能量约束时间、电子温度2000万摄氏度的高约束稳态运行，中心密度大于每立方米1.2×1019，运行参数居世界前两位。本轮实验有来自美、日等14个研究机构的18位外籍专家参与。 2006年，中国新一代“人造太阳”实验装置（EAST）实现了第一次“点火”——激发等离子态与核聚变。很快，它就实现了最高连续1000秒的运行，这在当时是前所未有的成就。 EAST 2012年04月22日，中国新一代“人造太阳”实验装置（EAST）中性束注入系统（NBI）完成了氢离子束功率3兆瓦、脉冲宽度500毫秒的高能量离子束引出实验。本轮实验获得的束能量和功率创下中国国内纪录，并基本达到EAST项目设计目标。这标志著中国自行研制的具有国际先进水平的中性束注入系统基本克服所有重大技术难关。

现状及前景

只有同时达到密度（>10cm）、温度（>10K）及能量约束时间（>1s）三个条件（或聚变三重积>10cm·K·s）时，才能实现氘一氚自持核聚变反应。这三个条件已经在不同的装置上分别达到或超过，但还没有在一个装置上同时达到或超过。JET（见图）和JT-60U装置基本达到能量得失相当条件（Q≈1），JET的氘一氚实验还得到17MW聚变功率输出。 欧洲联合环JET装置结构简图 实验研究还发现多种改善约束的模式，根据这些模式，托卡马克型核聚变反应堆的经济性能还可以进一步提高。基于50多年来在电浆理论、物理实验研究和工程技术上取得的重大进展，由七方共同参与的超大型国际合作项目国际热核实验堆（ITER）计画已经进入工程建造阶段。

钢铁侠中的“方舟反应堆”

电影《钢铁侠》中的方舟反应堆与托卡马克极为相似，有可能是根据托卡马克改编的。

『捌』 我国核能开发的必要性、开发的现状、可能出现的环境影响、控制及应急方案 。

最好看看 中国核现状