等离子体约束
物理学术语
等离子体约束(plasma confinement)是将等离子体限制在某个区域,不让它们飞散开来的技术。等离子体中的粒子具有动能,它们会到处运动而散开,有的粒子还能轰击真空室壁,使等离子体粒子数目及其能量都要损失。粒子撞击真空室壁其上的物质会溅射到等离子体区域,使等离子体能量通过辐射形式损失掉,导致等离子体的温度降低。为了减少等离子体的粒子数目和能量的损失,可用“场”能传递相互作用这一特性来约束等离子体。可以是磁场电场引力场。此外,还可用物质的惯性来约束等离子体,相应的约束方法有磁约束、静电约束、惯性约束等。
具体解释
太阳及其他恒星中的热核聚变反应是借助引力场来约束等离子体的。这些星体的质量很大,引力也很大,足以将等离子体约束在一起,进行热核反应。 但地球上的高温等离子体靠弱的引力来约束并使其进行热核反应是不可能的,必须用别的约束方法。热核聚变研究中约束等离子体的主要方法是磁约束和惯性约束低温等离子体制膜或刻蚀技术中,有时也用磁约束方法来减少等离子体粒子能量的损失。
约束方法
磁约束
磁约束是利用磁场与等离子体相互作用将等离子体限定在一定区域的方法。主要有:磁场对等离子体粒子施加的洛伦兹力,可使粒子绕磁力线回旋运动而被磁场约束住;磁场的磁应力能对等离子体的整体施加宏观力来约束等离子体;如果等离子体内存在电流,则等离子体电流与其自身产生的磁场的相互作用力(箍缩力)能使等离子体箍缩(约束)起来;磁镜效应可使速度满足一定条件的等离子体带电粒子在强磁场区反射回来,将粒子约束住(见磁镜)。磁约束只能约束垂直于磁场方向上的等离子体,不能约束沿着磁力线方向运动的等离子体。此外,在环形装置中,磁力线的旋转变换可消除其中的电荷分离,将带电粒子束缚住。磁约束方法是热核聚变研究中首先采用的方法。利用这个方法设计出了不少不同类型的磁约束装置,如托卡马克磁镜箍缩装置、仿星 器等。其中最为成功的磁约束装置是托卡马克
惯性约束
任何物体都有质量。由于惯性作用,物体从静止到穿越某一距离要花费一段时间。如果瞬时核燃料密 度温度增大,使得核燃料在由于惯性作用还来不及向四周飞散开的时间内就完成核聚变反应,则核燃料的惯性作用起到了对核燃料等离子体自身的约束作用。这种依靠等离子体自身的惯性起到的约束作用,称为惯性约束激光核聚变粒子束核聚变就是利用了惯性约束的方法(见惯性约束聚变)。
静电约束
利用静电位约束等离子体的方法。这种方法因其固有的某些缺点而未被利用。
参考资料
最新修订时间:2023-12-14 11:51
目录
概述
具体解释
约束方法
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