[科普中国]-热核等离子体

等离子体

等离子体是和固体、液体、气体同一层次的物质存在状态。它是由大量带正电的离子和带负电的电子，也还可能有一些未被电离的中性粒子(原子和分子)组成的客观体系。这些带电粒子受电磁相互作用力的支配，可以在空间相当自由地运动和相互作用。虽然有时电子和离子可以发生碰撞而复合组成中性粒子，但同时也存在着中性粒子因碰撞或其它原因而电离成电子、离子的过程。因此，可以在宏观尺度的时间和空间范围内存在着数量大体不变的电子和各种离子。

等离子体可被分为低温等离子体和高温等离子体。前者的温度约为10～10开。运载火箭通过大气层时在外壳表面附近形成的等离子体就属于这一类。后者的温度高达几百万开以至于几千万开。这种高温等离子体会向外辐射出高能粒子和各个频段的电磁波。太阳和受控热核聚变反应室中心处的等离子体就是如此。等离子体有较大的电导率。它在宏观上一般是电中性的，体内各处的正电荷数与负电荷数相等。

由于带电粒子之间的相互作用主要是长程的电磁力，每个粒子都同时和周围很多粒子发生作用，所以等离子体在运动过程中一般表现出明显的集体行为。值得注意的是，等离子体的许多性质明显地和固体、液体、气体不同，有着自己特有的行为和运动规律。在这个意义上，常称等离子体是物质的第四态。等离子体内部存在着很多种运动形式，这些运动还互相转化。高温等离子体还有各种不稳定性。因此，等离子体是个非常复杂的问题，但很有意义。2

磁约束聚变磁约束聚变是利用磁场来约束等离子体使其产生聚变反应的方法。
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托卡马克等离子体自60年代后期,托卡马克装置在苏联问世以来，各国竟相仿制研究,形成了70年代后以托卡马克为主导的研究趋势。此装置发展得还很顺利，等离子体参数不断提高、装置的规模也不断扩大。目前世界上已建成了4个大型托卡马克；TPTR(美国)、T一l5(苏联)、JET(西欧)、JT一60旧本)。近年来EJT在氛氛等离子体情况下运行得到了很好的参数。现在预计在1994年D一T运行时有可能达到点火指标。

箍缩实验(1)场反箍缩FRP一BI

场反向箍缩等离子体是实现受控热核反应的另一途径。其优点是比压值高，结构简单，磁场位形有天然的偏滤器作用，等离子体形成区与聚态反应区分开，简化了聚变堆的结构及维修技术问题。

(2)反场箍缩

反场箍缩也是聚变研究的重要途径之一,国外主要由英国、美国、意大利和日本在开展这方面的工作，均为环的截面。

(3)小型直管角向箍缩装置

该装置建在中国科学技术大学。主要工作是。利用激光干涉仪测量具有时一空分辨的等离子体电子密度。

等离子体焦点等离子体焦点研究是利用快放电技术产生快速运动的等离子体流并使其会聚到一个区域内而形成的一团高密度高温度等离子体，其优点是高温高密度，在规模不大的装置上就能发射大量中子和x射线。它可能的应用方面有:做成脉冲中子源和x射线源，用于生物、材料实验、刻蚀等方面的研究；模拟聚变堆堆芯等离子体，以研究堆芯等离子体的第一壁材料的特性；模拟激光等离子体膨胀阶段的性质；用于喷镀，对材料表面改性；做成大电流断流器等。

磁镜磁镜是托卡马克以外的实现受控热核反应的另一途径，其优点是比压值高，能连续运行,，装置结构和磁场位形简单。真空室第一壁受等离子体轰击的问题不太严重。

惯性约束惯性约束是利用激光束或相对论电子束打到物质表面产生高温高密度等离子体，借助等离子体本身的惯性来约束等离子体。

激光束聚变国外绝大部分聚变实验利用的是钕玻璃激光和Co:激光。钦玻璃激光效率低(