等離子體物理

托卡馬克是一種利用磁約束來實現受控核聚變的環形裝置,其中央是一個環形的真空室,外部纏繞著線圈,通電時內部會產生巨大的螺旋磁場,加熱并控制等離子體,創造氘、氚實現聚變的環境,并實現人類對于聚變反應的控制。

第一壁是托卡馬克裝置中面對等離子體的一層固體結構,也就是真空室壁,用于封閉等離子體。在托卡馬克裝置等離子體運行過程中,第一壁材料特別是限制器和偏濾器區域會受到強烈的熱負荷作用。開展對聚變裝置的第一壁溫度測量和熱負荷特性的研究將為未來聚變實驗裝置的安全運行、第一壁材料的優化選擇和結構設計、改善等離子體性能提供重要的依據

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COMPASS托克馬克(左)和Telops高速紅外熱像儀在Faraday cage中(右)。圖片由 捷克共和國等離子體物理研究所提供。

指南針真空容器的內部視圖
等離子形狀的數值重建視頻,接著是在等離子體生成過程中形成托卡馬克內壁的石墨瓦的紅外照片。捷克共和國等離子體物理研究所提供了圖片和視頻

核聚變是滿足未來電力需求的最佳發電方式之一。 高溫,高密度等離子體的研究是在托卡馬克,恒星器和螺旋裝置中進行的。 由于等離子體可以達到數萬度的溫度,因此需要將其包含在強磁場中。 高速紅外成像可以幫助表征形成材料的完整性,例如在實驗過程中分流器和裝甲墻。

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