保持高性能等离子体的装置和方法制造方法及图纸

本申请提供一种保持高性能等离子体的装置和方法，该装置包括：中心柱；真空容器，其环绕中心柱设置，真空容器用于容纳形成的等离子体；等离子体磁约束系统，其通过磁场限制、成形和控制真空容器内的等离子体，以使等离体子形成具有多个流体的位形；其中，多个流体由内至外形成多层，位于外层的流体包围位于内层的流体，相邻流体之间至少部分重叠。本申请通过形成具有多个流体的位形，高能电子流体包围热电子流体与热离子流体，高能电子流体的维持使得环向电流在最外封闭磁面的外部也有很大的环向电流，从而有效避免等离子体湍流及能量扩散，降低粒子在最外封闭磁面的再循环现象，有效提升封闭磁面内热离子与热电子的能量约束能力与稳定性。能力与稳定性。能力与稳定性。

【技术实现步骤摘要】
保持高性能等离子体的装置和方法


[0001]本申请属于等离子体约束
，尤其涉及一种保持高性能等离子体的装置和方法。

技术介绍

[0002]实现受控核聚变将有可能从根本上解决人类的能源问题，因此受到众多国家的广泛关注。实现受控核聚变的途径主要有两种，惯性约束聚变和磁约束聚变。托卡马克(Tokamak)利用磁场约束高温等离子体，被认为是目前最有希望实现受控核聚变的装置，在科学和工程技术的研究上已取得显著成果。然而托卡马克装置自身存在着一些相关成为高效聚变堆芯上的不足，比较突出的有：很低的环向磁比压值β(等离子体的热能与磁能之比)、过于复杂的结构、运行时的各种不稳定性以及容易发生等离子体大破裂等；同时，传统托卡马克装置规模的不断增大，使它的建设和维护成本及工期日益增高。
[0003]将来的商用聚变堆要求聚变堆芯应具有尽可能高的高温等离子体能量约束效率及比压β，以减小构造和运行费用。约束效率及比压β越高，意味着能够产生聚变能的等离子体所需的外加结构与磁场就越小。在获得高约束效率及比压β的研究历程中，球形托卡马克(Spherical Tok本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种保持高性能等离子体的装置，包括：中心柱；真空容器，其环绕所述中心柱设置，所述真空容器用于容纳形成的等离子体；等离子体磁约束系统，其通过磁场限制、成形和控制所述真空容器内的等离子体，以使所述等离体子形成具有多个流体的位形；其中，所述多个流体由内至外形成多层，位于外层的流体包围位于内层的流体，相邻流体之间至少部分重叠。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个流体包括：分布在所述位形最内层的包含热电子的热电子流体与包含热离子的热离子流体，所述热电子流体与所述热离子流体完全重叠；包围所述热电子流体与所述热离子流体的、包含高能电子的高能电子流体。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述多个流体还包括分布在所述热电子流体与所述热离子流体的最外封闭磁面的外侧，且位于所述高能电子流体的最外边界的内侧的包含高能离子的高能离子流体。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述高能离子流体与所述热电子流体、所述热离子流体和所述高能电子流体至少部分重叠。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的装置，其特征在于，每一种流体的截面基本为D形。6.根据权利要求1-4中任意一项所述的装置，其特征在于，至少一个流体形成三维的球形环形状。7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括多个限制器，多个所述限制器设置于所述真空容器的内部以及所述中心柱表面，所述限制器拦截从所述热电子流体与所述高能电子流体逃逸的所述热电子与所述高能电子，所述真空容器的壁拦截从所述热离子流体与所述高能离子流体遗失的所述热离子与所述高能离子。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述限制器与所述真空容器的内壁绝缘，所述限制器带负电，所述真空容器的壁带正电，所述限制器与所述真空容器的壁形成不同的电压，以输出直流电。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述真空容器的内壁设置有电磁波及高于电磁波频率的光子的反射面。10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述真空容器的外壁设置有屏蔽结构，所述屏蔽结构吸收所述高能电子产生的高能量韧致辐射，以输出热能。11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中心柱的直径为0.1-0.15W；其中，W为所述真空容器内部空间的宽度。12.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述高能电子流体的高度为0.8-0.9H；所述高能电子流体的宽度为0.8-0.9W；其中，H为所述真空容器内部空间的高度，W为所述真空容器内部空间的宽度。13.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述热电子流体与所述热离子流体的高度均为0.6-0.7H，所述热电子流体与所述热离子流体的宽度均为0.6-0.7W；其中，H为所述真空容器内部空间的高度，W为所述真空容器内部空间的宽度。14.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述热电子流体与所述热离子流体的温
度为150-300KeV。15.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述高能电子流体的温度为15-30MeV。16.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述热电子流体与所述热离子流体的密度为(0.5-5)x10
19
m-3
。17.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述高能电子流体的密度可为(0.5-5)x10
17
m-3
。18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述位形的形状为球形环。19.一种保持高性能等离子体的方法，包括：在环绕中心柱设置的环形真空容器内形成并启动等离子体；通过磁场限制、成形和控制所述真空容器内的所述等离子体，以使所述等离体子形成具有多个流体的位形；其中，所述多个流体由内至外形成多层，位于外层的流体包围位于内层的流体，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭元凯，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：