托卡马克的前世今生

作者: 科普君

来源: 中科院等离子体所

发布日期: 2016-02-06

本文详细介绍了托卡马克从诞生到发展的历史,以及它在核聚变研究中的重要地位和未来展望。托卡马克作为磁约束受控核聚变的代名词,经过几代科研人员的努力,其科学可行性已得到初步验证,未来将继续向工程可行性和商用可行性迈进。

托卡马克的诞生

说起托卡马克的诞生,就一定要提到一个人,那就是苏联“氢弹之父”萨哈洛夫。或许托卡马克的发明或许也只是他光辉履历上一份微小的工作,但这份微小的工作却为人类开发未来新能源提供了一个非常有希望的途径。

萨哈洛夫的贡献

1921年5月21日萨哈洛夫出生在俄国一个相当殷实的知识分子家庭。1947年,他在26岁时获得了数学物理科学博士学位。1948年萨哈洛夫被吸收为研究制造核武器的成员。

虽然他仅仅是一个普通的研究人员,但是在氢弹的整个研制过程中,他的思路起到了决定作用。1953年8月12日苏联的第一枚氢弹试验成功。这种氢弹比美国研制的氢弹更具实战价值,氢弹结构更为轻巧简单,而且更加有效。萨哈洛夫毫无争议地被选为苏联科学院院士,并被誉为“苏联氢弹之父”。

托卡马克的发展

当氢弹研究出来之后,前苏联和美、英等各国就投入到可控核聚变的开发当中。初期出于军事上的考虑,各国一直在互相保密的情况下开展对核聚变的研究。然而对于几千万、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。各自“奇奇怪怪”的装置,例如磁镜,直线箍缩,角向箍缩,仿星器等等纷纷被开发出来,但它们在约束等离子体方面都存在着这样那样的问题。

托卡马克的科学可行性

经过数十年国际磁约束聚变界的共同努力,托卡马克作为受控磁约束核聚变反应堆的科学可行性已得到初步验证。然而,要实现聚变能商业化,仅有科学可行性是不够的,还需要有工程可行性和商用可行性。下一步必须解决的关键问题和托卡马克聚变反应堆工程可行性与商用可行性密切相关,它涉及到稳态先进托卡马克运行模式以及燃烧等离子体物理这两大科学问题。

托卡马克的未来展望

自从诞生之日起,托卡马克就成为核聚变界备受关注的“宠儿”,从某种程度上说它已成为磁约束受控核聚变的代名词。经过几代科研人员的不懈努力,托卡马克的研究经历了从分散到合作、从常规到超导、从小型实验装置到大型实验堆的演化。当然人类对它寄托的期望也是厚重的,希望未来人类的某盏等会被托卡马克发出的“神之火”点亮。

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