国际热核实验堆ITER装置
由于核聚变研究是一项耗资 巨大、研究周期相当长的大 科学研究项目，人们开始认 识到只有开展广泛的国际合 作才是加速实现核聚变能利 用的可行之路。 2006 年 11 月21日，中国、欧盟、美国、 日本、俄罗斯、韩国、印度 在法国巴黎正式签署了《国 际热核聚变实验堆 ITER 联 合实施协定》， ITER （国 际热核聚变实验反应堆）是 规划建设中的一个为验证全 尺寸可控核聚变技术的可行 性而设计的国际托卡马克实 验堆。此项目预期将持续30 年： 10 年用于建设， 20 年 用于运行，总花费大约 100 亿美元。
• 磁约束装置有很多种，其中最有希望的可能是环流 器（环形电流器），又称托卡马克（Tokamak）
20世纪50年代 初期，前苏联科 学家塔姆和萨哈 罗夫，提出了实 现磁约束容器的 装置——托卡马 克装置，又称环 流器。核聚变实 现的条件苛刻, 需要：1亿度以上 的高温、长时间 的约束在有限的 空间中、足够高 的密度。聚变装 置（聚变堆）是 多种高新技术的 组合体，聚变研 究水平在一定程 度上代表了一个国家的综合科技 水平。 在此之后 ，美国、英国、日本等国的大型托卡马克装置相继建成并投入使用。20世纪90年代，在 欧洲、日本及美国的几个大型托卡马克装置上，聚变能研究取得了突破性进展。
1991年11月在欧洲的JET装置上首次成功地进行了D-T放电 实验，1997年,JET创下了输出聚变功率16.1MW、聚变能 21.7MJ的世界最高纪录。美国的TFTR装置于1993年10月也 实现了D-T聚变反应；近几年来，日本的JT-60U装置也取得了 受控核聚变研究的最好成绩，获得了聚变反应堆级的等离子体 参数：峰值离子温度～45keV，电子温度10keV，等离子体密 度～1020m-3，聚变三乘积～1.5×1021keV· s· m-3；等效聚变功 率增益达到1.25。至此，聚变能的科学可行性基本得到论证， 已经奠定有可能考虑建造聚变能实验堆，创造研究大规模核聚 变的条件。
自然界以及人工中已存在的聚变中，“克 服高温”的容器
核聚变的几种约束方式
1.太阳——引力约束聚变 地球上的万物靠着太阳源源不断的能量维持自 身的发展。在太阳的中心，温度高达1500万 （B-4-a）摄氏度，气压达到3000多亿个大气压， 在这样的高温高压条件下，氢原子核聚变成氦 原子核，并放出大量能量。几十亿年来，太阳 犹如一个巨大的核聚变反应装置，无休止地向 外辐射着能量。太阳拥有极大质量，产生一个 很强的引力场，把高温等离子体(B-4-b)约束。
核聚变高温的原因
由于发生聚变，即以结合力做正功产生核能， 必须要使两个等离子体的核克服由于距离的拉 近产生的库仑力做功，这就要求等离子体必须 有足够的动能，才能到达使得核力能够起作用， 从而把它们结合在一起。 高温因素也是形成等离子体的因素。由于聚变 需要高温等离子体，如果采用以实物质作为容 器，不仅会被熔毁，也会使离子的能量降低， 所以采用以场的形式约束。
电光火球是定域于适当的磁场位形空间和 陈文锦概念约束--电光火球 速度空间的等离子体
特斯拉拿着两个电光火球正在玩杂 技
依靠不加热方法在地球实现聚变的可行性 （A-2-D）
安全能源
热核等离子条件产生困难，但破坏容 易，任何事故都能使等离子体迅速冷 却，聚变堆迅速停堆。 堆内温度高（1－2）×108K，但能量 低，小于1GJ, 事故释放能量小。 聚变堆爆炸的危险比常规核电站低。
水能
人 类 使 用 的 大 自 然 能 源
风能
太阳能
潮汐能
生物能
对于裂变而言，由于存在着延迟好几秒的中子存在， 有温度不是很高，故可在现有的技术上实现人工 控制
对于聚变而言，由于存在一个必要条件：高温。一 般达到几亿度（为何要达到这么高温度），很多 技术上难以实现。（相对于裂变）
人工受控聚变虽然还是一个传说， 但是在将来这个传说必然成为现实。
3、聚变有两条不同路径，从而通过这些途径成功实现人工控制
1. 利用非常稀薄的燃料，故而反应速度减慢，这 样就可以适当控制反应——（托卡马克装置）。
2. 使燃料达到极高的密度，比液态氢的密度高一 千倍以上，这样就可以产生类似氢弹中发生的 爆炸，不过爆炸所释放的能量还不到氢弹输出 能量的百万分之一，这个过程不断重复，就能 类似于内燃机产生动力那样输出核能。
日本JT-60U装置
欧共体JET装置
美国TFTR装置
中国环流器2号A(HL-2A)与聚变研究
我国科学家早在 上个世纪50年代中 期就开始了可控核 聚变的研究。1984 年，核工业西南物 理研究院建成了中 国最大的研究核聚 变的托卡马克装置 HL-1并在探索可控 核聚变的道路上取 得了重要进展。
中国环流器二号A（HL-2A）装置
D + 3He D + D
T (1.01) + p (3.02)
D－T 反应是最可能得到实际应用的反应。 D－D 反应是最终想要到达的反应。（丰富，清洁，难度大）
2、生产氚反应
6Li
+ n 4He +T +4.78MeV
氚是氢的同位素，它是放射性元素，半衰 期为12.3a,在自然界很少，必须人工生产。 生产氚的方法是：在聚变堆包层中装入锂， 利用D－T反应生成的高能中子与锂反应生成 氚。
聚变中间技术的应用涉及的领域包括超 导研究、高真空、生命科学、遥控密封、 环境科学（地球模拟、电力储藏、环境气 体精密测定、磁气分离系统、氢能源利用、 微波电力输送）、密封、等离子体计量和 控制、信息通信（超高速数据处理、遥控 控制系统、大型液晶显示屏幕等）、RF 加热技术、NBI加热技术、纳米材料（等 离子束高速精细加工、高磁界中的材料开 发、高周波环境下陶瓷烧制、超高真空环 境、高性能材料的制造）等学科。
1994 年建成了中型托卡马克聚变实验装置－中国环流器新一号 HL-1M。 2002年，又建成我国第一个具有偏滤器位形的大型托卡 马克实验装置——中国环流器二号 A（HL-2A）。2003年，HL-2A 装置在国内首次实现偏滤器位形放电。之后，HL-2A在高参数条件 下连续重复开展稳定的偏滤器位形实验，在电子回旋加热实验中获 得了4.93keV（约5500万度）的电子温度，在中性束加热中得到了 2.5keV的离子温度，把我国核聚变实验研究的整体水平提升到一个 新的高度。
可控聚变反应堆——磁约束
• 带电粒子（等离子体）在磁场中受洛伦兹力的作用 而绕着磁力线运动，因而在与磁力线垂直的方向上 就被约束住了。同时，等离子体也被电磁场加热。
• 由于目前的技术水平还不可能使磁场强度超过10T， 因而磁约束的高温等离子体必须非常稀薄。如果说 惯性约束是企图靠增大粒子密度n来达到点火条件， 那么磁约束则是靠增大约束时间τ。
核工业西南物理研究院是我国聚变能研发的重要力量，也是我 国参与国际热核聚变堆研究计划的重要技术支撑单位之一。在长达 半个世纪的核聚变科学研究中,核工业西南物理研究院实现了我国 核聚变研究由原理探索到大规模装置实验的两次跨越发展，为我国 核聚变能源开发事业做出了重要贡献。
核聚变技术的研究开发意义不 仅仅在于实现核聚变能源的商业应 用。尽管核聚变研究开发进程的道 路艰难而曲折，但在漫长的核聚变 科学研究过程中开发出的尖端技术 同时又产生出众多对产业有贡献的 革新技术. 并带动了各个尖端科技 领域的进步。
核聚变能的研发对每个大国都是必要的，但 却是一个长期、大规模、高投入而且又是高 风险的过程。参加ITER计划，全面介入ITER 的建设和实验，可以掌握ITER 的知识和技术， 使其成为我国聚变研究的一部分，并为国家 培养一批聚变工程和科研人才，再配合聚变 反应堆材料以及聚变堆某些必要技术的研究 等，可以为我国自主开展核聚变示范电站的 研发奠定强有力的基础。
东北电力大学二东601演播室 2011年4月12日强档上映 谢谢观看 再见
氢弹——惯性约束聚变
氢弹是一种人工实现的、不可控制的热核反应，也是至 今为止在地球上用人工方法大规模获取聚变能的唯一方 法，但是它必须用裂变方式来点火，因此它实质上是裂 变加聚变的混合体，总能量中裂变能和聚变能大体相等。 氢弹，从本质上讲，是利用惯性力将高温等离子体进行 动力性约束，简称惯性约束。惯性约束还有激光惯性约 束，其中一个方案：在一个直径约为400μm的小球内充 以30-100大气压的氘-氚混合气体，让强劲率激光（目前 达到1012W，争取1014W）均匀地从四面八方照射小球， 使球内氘氚混合体的密度达到液体密度的一千到一万倍， 温度达到108K而引起聚变反应。除激光惯性约束外，还 有电子束等方案，但至今还没有一个成功。
核 聚 变 反 应 原 理
核聚变能是两个较轻的原子核结合成一个较重的原子 核时释放的能量，产生聚变的主要燃料之一是氢的同位 素氘，氘广泛地分布在海水中。
1、聚变反应
D + T
4He
(3.52MeV) + n (14.1MeV)
D + D

3He
4He
(0.82) + n (2.45)
(3.66) + p (14.6)