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托卡马克为什么要用超导技术？

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发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

托卡马克为什么要用超导技术？

回答于 2019-09-11 08:43:50

托卡马克的核心原理是用等离子体隔热层阻隔核聚变反应的超高超高的温度！！！而这等离子体的持续产生需要持续超强大的电流！！！如果不用超导技术，那这么大的电流就在导体内会产生超高热，影响等离子体隔热层的持续产生。目前，中国托卡马克持续工作时间为102秒！！是5000万度超高温下全球第一！这已经是很难的了！！

回答于 2019-09-11 08:43:50

既然想模式太空的悬浮，那么月球上的尘埃等是怎么落在月面上的呢？这一问题能够搞清。我想悬浮问题可能就彻底解决。

回答于 2019-09-11 08:43:50

托卡马克为什么要用超导技术？

首先托卡马克装置是一个“磁约束”技术的核聚变技术，现在结合生活通俗易懂地讲解一下这个装置，之后再讲为什么要用超导技术。

1、左手定则（初中知识）

图1

左手定则，左手平展，手心对准N极，大拇指与并在一起的四指垂直，四指指向电流方向，大拇指所指的方向为受力方向。如上图所示：导体通电后受到拇指方向的一个力（力的大小与磁场强度有关：F=BIL）

2、核聚变

先看下核聚变材料之一如下图

图2

氘（1个质子+1个中子）+氚（1个质子+2个中子）=氦（2个质子+2个中子）

如上图：氘氚在聚变之前为离子态，呈现电性。即氘与氚离子在图1所示的此处下，按照图中红色箭头方向移到，将受到拇指方向的力。这里说明了什么呢？如下图：

图3

氘离子受到了磁场的约束，受力指向左边（假设氘运动向垂直屏幕指向里面），离子会远离上、下与右边。现在再加一对磁场如下图所示：

图4

氘离子受到两个磁场的力，最终合力大小有这两对磁场及“氘”离子的运动速度有关。总体受力方向为指向左下角（第三象限90度范围内）。下面将这两对磁场旋转起来，按下图所示：

图5

如上图所示：氘离子的受力方向将随着磁场旋转起来（与电机的旋转磁场类似）。如果把这个磁场做成圆环管状，离子将在圆环管内运动，控制磁场的大小及方向按要求旋转，这样参与核聚变的离子流（氘离子，氚离子）就像“水”一样在“管”内循环流动，但不会碰到管壁，这是最关键的磁场控制技术。下面看下托卡马克装置如下图：

这个装置就像我们日常喝水用的双层真空保温杯一样，开水只会传热到内层玻璃，中间真空层隔离了热量的传递，外面的玻璃就不汤手，这里保温杯的高温隔离物体是内层玻璃与真空；而托卡马克装置的隔离物是磁场约束力，由磁场约束粒子的运动。

核聚变温度极高，温度的本质是粒子的震动，而且温度没有上限（即粒子运动的剧烈程度）。既然核聚变内部粒子运动受到旋转磁场的约束，自然不会碰撞的核聚变装置的圆环管状内壁，这样对内壁的受热要求可以大大降低（因为核聚变还有不受磁场约束粒子（比如“中子”））。

至此核聚变原材料的控制告一段落。核聚变还有很多相关技术，比如：点火，压力控制，加入聚变材料，材料离子化，导出聚变产物“氦，聚变产生的中子怎么处理等等，这些就不细细讲，因为题主的问题是“为什么用超导技术”。

3、超导

为了控制磁场，约束核聚变的离子，需要极大的电流。电流强度与磁场强度正相关。为了减少发热，减少电能损耗。因为超导体内阻极小（甚至可以忽略内阻）。我们知道导体内阻的功耗为 P=IIR。同样电流下R越小，功耗（损失）越小。这个是经济上考虑的，同时也是为了减少托卡马克装置的散热要求。

总之：超导技术的应用一是经济性考虑，二是技术现实考量。整个托卡马克装置最关键的技术就是磁场控制技术。

回答于 2019-09-11 08:43:50

“托卡马克为什么要用超导技术？”，简单来说就是超导技术的运用使托卡马克核聚变模式走向商业化成为可能。

托卡马克

人类实现可控核聚变的方法主要包括三种，包括惯性约束核聚变、磁约束核聚变以及超声波核聚变，目前来看成功率最高的要数磁约束核聚变，而托卡马克就是通过磁约束来进行核聚变的装置。

要想点燃核聚变反应，需要将聚变材料氘和氚加热到上亿摄氏度，要实现这种加热效果，需要多种加热方法综合运用，包括欧姆加热法、中性粒子束注入法以及射频波加热法等，被加热到上亿摄氏度的粒子将处于等离子态，其原子核也将具有极高的动能，使其有机会打破原子核之间的斥力效果从而发生核融合反应，并释放出能量。但这也面临另一个难题，那就是没有任何一种实体材料可以作为这种高温等离子体的反应容器，于是托卡马克应运而生。

托卡马克最早由苏联人与20世纪五十年代发明，本质上来说它就是一个环形的等离子体容器，而这个容器的材质是磁场。在结构上托卡马克主要由环向磁场、极向磁场和定位线圈组成，这些组成结构其实在它的名字中已经体现出来了，托卡马克（ Tokamak）=环形(toroidal)+真空室(kamera)+磁(magnit)+线圈(kotushka)。