等离子体加热
等离子体加热
概念
等离子体一般可以包括一部分电离的不完全电离等离子体，而把此类等离子体继续加热，最终会变成完全电离等离子体，其温度达到上亿度等离子体，但并非向二位说的会发生核聚变拉曼光谱仪！
上亿度的完全电离等离子体只是发生核聚变反应的条件之一 微型光谱仪，还要对这样的等离子体进行约束，使其局限在一个适度小的空间里，等离子体达到一定的密度，满足劳逊判据光谱仪（等离子体的约束时间、密度达到一个数值）光谱分析仪才能进行核聚变反应！磁约束受控核聚变就是这个原理，你可以看一下中科院等离子体物理研究所，就是搞这个的。 其中的科普小组的网页更值得你看看 很详细和全面的
和磁约束相对的是惯性约束受控核聚变光通量，是靠强激光轰击聚变材料的靶丸，使它急速收缩，产生高温高压高密度等离子体，并发生核聚变反应！
另外，太阳那样的恒星之所以能进行核聚变激光波长，是因为它的质量非常大，进而引力很大，使完全电离等离子体受到强有力的向内吸引力，即靠自身引力来约束。等离子体号称物质的第四态化学发光。是物质被加热或电离之后变成正离子和电子在一起的混合状态……
如果继续加热，原子内层电子获得能量继续电离低温等离子体，等离子体随着温度上升物质的量也越来越大。
当温度高到上亿度的时候，会发生聚变反应。
当然，具体什么时候发生什么红外光谱仪，那要看具体的物质了：构成物质的原子不同，它的各个电子的电离能不同，聚变需要的能量也有不同……但是，主线就是像上面说的一样光纤光谱仪，只是具体的温度点要靠具体的物质、物质的量来决定。
用途
dengl}z一t一J一ore 等离子体加热(plasma heating)利用外加 功率源来提高等离子体温度的方法和技术手段。琅变 装t中的等离子体是由人工方法(极大多数情况下是 将嫩料气体电离)产生的，起始温度仅几十万度(或几 十电子伏特)，需不断从外部输人能t来继续提商其温 度，直至达到能满足自持反应条件(此时氛佩反应产生 的Q粒子将起加热功能，维持必要的温度).各种适宜 于加热等离子体的方案必须满足两方面的要求:①它 们不会破坏整体约束(如引起强的等离于体不鹅定性 或引起大量杂质);②在相当宽的参数范围内加热效率 高.并且工艺要求合理。已为实践证明有效的并可用于 聚变堆加热的方法主要有:欧姆加热、高能中性束注人 加热、波加热。在聚变堆自持燃烧条件下，则主要依靠 聚变Q粒子的自加热。 加热和约束的关系在许多类型的聚变装t中， 等离子体的形成和初始加热是与建立稳定的等离子体 位形相协调的.如托卡马克和仿星器中的欧姆加热、反 向场位形中的欧姆加热和湍流加热等。但当用更强功 率的加热来进一步提高等离子体的温度时，却发现约 束在一定程度上变坏，这是由于强功率加热不可避免 地会激发某些不稳定性和增大杂质含t。结果，能t约 束时间随加热功率的加大而下降。为满足自持聚变反 应条件，就必须加大聚变堆几何尺寸和采用更大规模 的强功率加热。典型的强功率加热要求已达100 MW 量级。 欧姆加热通过等离子体中的电流会产生焦耳 热，其功率密度与电流密度平方和等离子体电阻率成 正比.欧姆加热实际上是外电场对电子做功，首先加热 电子，随后因电子和离子的碰撞而加热离子。由于等离 子体中电流密度的大小受稳定性条件的限制，而电阻 率又随电子温度的升高而剧降，所以欧姆加热虽方便 且经济.却只能将等离子体加热到3x10，K(或3 keV)左右。 中性束注入加热用高能强流中性化束注人到已 得到初步加热的等离子体中，高能中性粒子(其能量约 为初始等离子体能t的几十倍)因不受磁场力的作用， 可以穿透到等离子体内部，并与原已存在的“靶”等离 子体碰扭电离而被磁场捕获成为高能离子成分，它们 又在多次碰搜而慢化的同时加热等离子体。这种加热 方法对等离子体扰动小，在许多装置上已能有效地将 等离子体加热至聚变反应所需温度。对聚变反应堆来 说，由于几何尺寸大于当前的实验装!，为使中性束能 透人中心约束区，要求中性束的能量提高到MeV大 小(目前为80~200 keV)，这时因正离子的中性化率 太低使中性束加热设备的造价大幅度提高，已提出用 负离子源技术来缓解这一困难。 波加热很早就提出用电磁波与等离子体的相互 作用来加热等离子体.主要应用三种频段的大功率频 源:①离子回旋波段，典型波频在几十到200 MH:，在 直线和环形装置中都能有效地加热离子。微波功率源 为四极管发生器一放大器，已有几十兆瓦的加热设备， 利用特殊设计的天线将波祸合到等离子体中，空间加 热区域可控制;②电子回旋频段，典型频率为80~200 GH:，徽波功率由回旋管产生，通过波导输人到等离子 体中，此法可有效地加热电子和用于控制电流分布，但 加热设备较难制造且昂贵;③低杂波频段，典型频区为 2~SGH:.徽波功率由速调管产生，用波导阵列输入 等离子体，用于加热电子和离子，并用于驱动环向电流 以实现托卡马克装!的稳态运行。 。粒子加热自持聚变堆最终依靠聚变反应产生 的3.5 MeV的。粒子加热来维持，加热功率密度近似 地与本底离子温度的平方成正比，也与本底粒子密度 的平方成正比，因此，氛旅自持燃烧存在热不稳定性 (过热或嫩烧碎灭)问题，已提出多种控制热不稳定性 使嫩烧平稳化的方案。Q粒子还可能引发某些特殊的 不稳定性，影响其自身的约束并对加热效率及最终的 聚变堆输出功率产生重大影响，这些问题的最终解决 有赖于在实验型聚变堆中的直接实验观察。 非感应电流驱动由于等离子体的电阻效应，托 卡马克的环向电流会随时间衰减，不可能单靠欧姆变 压器的磁通变化来长期维持这一电流。近年来研究了 多种非感应电流驭动方法，它们在工艺上是与几种加 热方法基本相协调的.例如，沿环向的中性束注人在加 热等离子体的同时也能驱动环向电流;通过改变藕合 天线的相位(形成沿磁力线单向传播的行波)，可以利 用几种波段的徽波来驱动电流，其中研究得最充分的 是低杂波频段，最大驭动电流已达3MA旧本的JT- 6oU)，但对较高密度的参数区.这一方案中仍有很多 问题须解决;另外，等离子体中存在沿环向的自举电 流，对高极向比压等离子体，自举电流可以达到很高的 比例(70%以上)，从而降低了对外驱动源的要求. 加热研究的现状及前景在几个大型托卡马克装 置上，利用中性束注人加热，已达到4x10.K(44keV， JT一6oU)以上的离子温度，表明聚变堆的加热问题实 际上已经解决;离子回旋频段的波加热也可以将离子 温度加热到点火温度区，这些加热方法还可以结合起 来使用。电子回旋加热还在仿星器型装t中得到广泛 应用，较易产生1。，K级的初始等离子体。用于聚变堆 条件下的负离子源技术目前己取得重大进展，单元器 件功率达兆瓦级的长脉冲负离子源中性束注人设备已 研制成功。在徽波加热方面，相对于现有装t中应用的 徽波器件，更高频段的长脉冲甚至稳态运行的器件的 研制也不断取得实质性进展。普遍认为，加热和电流非 感应驱动的工艺研究的进展可以确保磁约束聚变堆 (托卡马克堆或先进环形聚变堆)研制规划的进行.
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