等离子体物理

托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形装置,其中央是一个环形的真空室,外部缠绕着线圈,通电时内部会产生巨大的螺旋磁场,加热并控制等离子体,创造氘、氚实现聚变的环境,并实现人类对于聚变反应的控制。

第一壁是托卡马克装置中面对等离子体的一层固体结构,也就是真空室壁,用于封闭等离子体。在托卡马克装置等离子体运行过程中,第一壁材料特别是限制器和偏滤器区域会受到强烈的热负荷作用。开展对聚变装置的第一壁温度测量和热负荷特性的研究将为未来聚变实验装置的安全运行、第一壁材料的优化选择和结构设计、改善等离子体性能提供重要的依据

   
COMPASS托克马克(左)和Telops高速红外热像仪在Faraday cage中(右)。图片由 捷克共和国等离子体物理研究所提供。

指南针真空容器的内部视图
等离子形状的数值重建视频,接着是在等离子体生成过程中形成托卡马克内壁的石墨瓦的红外照片。捷克共和国等离子体物理研究所提供了图片和视频

核聚变是满足未来电力需求的最佳发电方式之一。 高温,高密度等离子体的研究是在托卡马克,恒星器和螺旋装置中进行的。 由于等离子体可以达到数万度的温度,因此需要将其包含在强磁场中。 高速红外成像可以帮助表征形成材料的完整性,例如在实验过程中分流器和装甲墙。

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