一种托卡马克D-3He聚变堆及其启动点火方法技术

本发明专利技术公开了一种托卡马克D

【技术实现步骤摘要】
一种托卡马克D
‑3He聚变堆及其启动点火方法


[0001]本专利技术属于磁约束聚变能领域，涉及托卡马克磁约束聚变和启动点火方法，具体涉及一种先进聚变燃料D
‑3He聚变堆或包含D
‑3He反应的D
‑
D聚变堆及其启动点火方法。

技术介绍

[0002]聚变能由于具有清洁、安全、资源无限等特点，被认为是人类的终极能源。基于已有磁约束聚变实验装置已达到的和通过定标率预测能达到的参数水平，目前D
‑
T、D
‑3He、D
‑
D聚变是有希望实现点火的聚变燃料方案，三种聚变都依靠D，而水中的D资源储量丰富，可供人类使用百亿年。D
‑3He聚变的特点是仅有一部分副反应(D
‑
D和D
‑
T反应)产生中子，中子功率份额非常小(1％量级)，对堆内部件材料的辐照损伤和活化较弱，且不使用放射性燃料，因此具有更高的核安全性。月球上3He的储量约为109kg，可支持约1000年的人类能源消耗，其他气态行星3He的储量约为10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种托卡马克D
‑3He聚变堆，包括环向场线圈、极向场线圈、中心螺线管、真空室、冷屏、屏蔽层、环形等离子体；其特征在于：所述的环向场线圈和极向场线圈采用超导磁体；所述的中心螺线管采用常规导体，所述常规导体的材料包括无氧铜、铍铜合金或铝；所述的中心螺线管设置冷却通道，冷却剂根据需求可以是液氮、去离子水、硼水等，绝缘材料采用耐中子辐照材料，如氧化铝陶瓷等；所述的中心螺线管缠绕在环向场线圈内腿或中心导体柱外，在托卡马克高场侧真空室与冷屏之间；所述的屏蔽层在托卡马克低场侧，并在上下两端与中心螺线管的上下两端分别衔接，形成完整的中子屏蔽结构，保护超导环向场线圈和极向场线圈；所述的真空室吸收聚变产生的辐射热和部分中子核热，设置冷却通道，通过冷却剂带走热量进行发电，并与屏蔽层一道实现中子屏蔽功能；所述的环形等离子体在聚变稳定燃烧阶段，其等离子体电流全部靠等离子体自举电流维持，仅通过小于预定百分比的欧姆驱动或外部辅助驱动功率来调整等离子体电流大小或剖面。2.一种托卡马克D
‑3He聚变堆的启动点火方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)通过中心螺线管放电在等离子体中产生环向电场以驱动等离子体电流爬升到平顶阶段，等离子体中可提前或在电流启动完成后充入D
‑
T混合燃料，依靠欧姆功率加热等离子体实现D
‑
T聚变点火；(2)随着D
‑
T聚变功率的升高，所产生的alpha粒子加热等离子体，使等离子体温度和比压不断升高，此时逐步加入D
‑3He燃料逐渐替换原来的D
‑
T燃料，随后D
‑3He聚变功率逐渐占据主导地位；(3)随着D
‑3He聚变功率的升高，等离子体密度、温度、比压...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德鸿，徐国盛，刘松林，王富甲，吴佳戎，万宝年，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：