《慣性-磁約束聚變點火的理論機制研究》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由楊顯俊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：慣性-磁約束聚變點火的理論機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊顯俊
- 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
面對傳統熱核聚變途徑如何在經費上更節省、工期上更用時縮短及規模上更小型緊湊的急迫需求，將慣性約束與磁約束聚變中各自的優點結合起來或許是一種有效的解決問題的方法。由此催生並且取得諸如美國海軍實驗室的Φ裝置、洛斯阿拉莫斯實驗室的MTF裝置、羅切斯特大學的M-I 雷射內爆裝置、聖地亞實驗室的MagIF概念裝置及俄羅斯的MAGO裝置等實驗上的新進展，同時分別在理論研究上也取得了階段性成果。這些裝置屬於新的慣性-磁約束聚變途徑，具有內嵌磁場減少熱傳導及增強α粒子能量沉積的共同特點。本項目擬對這些可能具有實質商用價值的聚變途徑中所涉及的共同物理過程及特徵進行研究，初步建立慣性-磁約束聚變的統一描述理論，重點研究內嵌強磁場特性和高密金屬材料慣性對靶整體內爆、壓縮、升溫及點火的協同作用。通過本項目的研究，預期結果不僅能對傳統聚變途徑提供重要理論補充，還能從理論上對慣性-磁約束聚變新途徑點火可能性進行判斷。
結題摘要
將慣性約束聚變和磁約束聚變結合在一起形成所謂的“慣性磁約束聚變”（Magneto-Inertial Fusion）被公認為實現聚變能源的一條新的研究途徑，近年來國際上對此條途徑極為重視，由此掀起了新一輪的聚變能源研究熱潮。在過去的四年內，國際學術界在此領域取得了實質性的進展：美國聖地亞國家實驗室採用MagLiF方法證實了慣性磁約束聚變途逕取得點火的理論及技術可行性，三阿爾法公司將融合後的反常構型高溫磁化電漿靶（FRC）壽命提高到約五毫秒的破紀錄時間，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室與空軍實驗室取得FRC密度約為十的十七次方每立方厘米的最好數值，並進行了首輪內爆壓縮整合實驗。在此國際背景下、在國家自然科學基金委的大力支持下，本項目應運而生，在過去四年內取得了一系列重要研究結果，一是通過簡化物理模型分析以及研製的一維輻射磁流體力學程式的計算結果，從理論上初步判斷此條聚變途徑實現點火的理論可行性；其次是在國內首次研製成功描述高溫磁化電漿FRC形成過程的數值模擬工具MPF-2D，並在國內首台產生高溫磁化電漿FRC靶的裝置“螢光1號”的最佳化設計和FRC形成實驗結果分析中發揮了很好的作用；三是配合實驗,創造了用於減少熱傳導以及增加alpha粒子能量沉積所需的以上1400特斯拉的國內最高記錄,理論及模擬結果與實驗結果十分吻合，這使我國步入了世界最先進的為數不多的幾個超強磁場俱樂部成員之一。在本項目實施的同時，還在中物院形成了一支專業精幹的慣性磁約束研究隊伍，帶動了全國部分院所在慣性磁約束聚變領域開展了相關研究工作，籌劃組織召開了兩屆國內關於慣性磁約束聚變相關研究的國內專題討論會。本項目所取得的部分成果將為在我國進一步開展非傳統核聚變研究以及進一步開展慣性磁約束聚變點火物理相關研究工作，奠定了一定的理論及數值模擬基礎。
