phymath999: wang01 磁流体方程的伽利略不变性燃烧等离子体最重要的特征是存在着大量的alpha粒子稳态运行（惯性约束没有这个问题）、

2012-8-10 10:56

暑期学校答疑的时候，讲磁流体方程在伽利略变换下保持不变，即满足伽利略不变性。物理上，这是个很有意思的问题，在这里再提一下。理想磁流体（ideal MHD）方程组是满足伽利略不变性的（参见笔者《高等等离子体物理讲义》）。Alfven波是从ideal MHD方程得到的，其色散关系也应该满足伽利略不变性（ ...

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分享奥运！奥运！: 热度 2 2012-8-7 10:29; 天气火热，奥运也热。可惜笔者忙着暑期学校的事情，除了开幕式，只是每天看一下新闻片段，连《Nature》的事儿也是他们道歉了才知道还有这么一段。这是发展中的国家在发展过程中遇到的发展中的问题。上次是CNN。 Nature毕竟是科学刊物，所以还保持着“ ...; 个人分类: 假语村言|980 次阅读|4 个评论

分享 2012等离子体物理暑期学校开学: 热度 1 2012-8-4 12:22; 今天是开学典礼。等离子体物理暑期学校是1985年由蔡诗东先生倡议在中国科大举办的。当时是基本是每隔一年一次，坚持到90年代中期。2007年国内外同行们组织了新的筹划委员会之后的第一次暑期学校也是在中国科大举办的。经过第一个四年循环，这次重新招收新学员后的第一次也是在中国科大举办。当年参加过1985年 ...; 个人分类: 学海无涯|1502 次阅读|1 个评论

分享【围脖】从北京的暴雨想到的: 2012-8-2 17:19; 北京的暴雨，之前是有天气预报的。但是天气预报只是告诉可能有雨这样一个一般性的信息，而对灾害天气的预防和避免、减轻危害却要具体到个别情况和“小环境”——比如具体到某一车型在暴雨积水中如何处置紧急情况。突然想到，“空间天气预报”也是如此。目前的“空间环境”和“空间天气”研究也是“ ...; 个人分类: 学海无涯|863 次阅读|没有评论

分享【围脖】夜来风雨声。。。: 热度 2 2012-7-31 11:33; 风声雨声读书声——声声入耳。写点流水帐：昨天晚上10点半，手机收到气象部门群发的大雨蓝色预警。下半夜雨如期而至，一直没有停。早晨起来，竟觉得天有点凉。上午一位在UCD留学的博士生来访，说起打算毕业后回国工作。我建议他最好在美国再做两年博士后。在物理领域里，还是需 ...; 个人分类: 燕园夜话|1005 次阅读|2 个评论

分享我们怎样做“公知”: 热度 2 2012-7-29 09:51; 【这里的“我们”是“大家”的意义，并非就是你和我。至少笔者自认比“公知”差得远，就像比“学者”差得远一样】这是从伦敦奥运开幕式引起的话题。现在“公知”多起来了。但是基本上还是“初级阶段”。现在的中国社会就是“初级阶段”的社会，所以不奇怪。但是并不能满足于 ...; 个人分类: 假语村言|838 次阅读|2 个评论

分享【围脖】另类的伦敦奥运开幕式: 热度 3 2012-7-28 18:48; 【可能有点文不对题——或者该叫：“对伦敦奥运开幕式中另类部分的反应的反应”更为恰当一些:p】伦敦奥运的开幕式令人吃惊地另类。他们在据说是关键点（五环产生）展示的是烟囱林立、烟雾缭绕的工业污染！非常的高碳不环保、非常的不绿色、非常的反普世。但是国内媒体和网上的名围脖都是一片叫 ...; 个人分类: 假语村言|1042 次阅读|4 个评论

分享技术进步的两面: 2012-7-25 13:06; 记得小时候公共汽车车窗都是可以拉开的。后来就有了现代化的全封闭空调巴士。前两年四川一起公交火灾，所有的公交车上都装备了锤子。 80年代刚买车的时候，power window还是作为option的“奢侈品”。后来就都是power的了，手摇的反而成了option。北京一场大水，看来很多私家车也要装备锤子了。 ...; 个人分类: 假语村言|935 次阅读|没有评论

分享关于核聚变能源研究面临挑战的一点想法: 热度 1 2012-7-21 14:55; 美国的惯性约束点火装置（ NIF ）这几年一直在尝试（尽管遇到了严峻挑战），计划中 ITER 的氘氚放电也就是十几年以后。这些年一直在谈论的燃烧等离子体（ Burning ，指氘氚聚变发生；而非普通意义上的 Combustion ）很快就会实现。核聚变能源研究、至少是磁约束聚变能源研究要解决的主要 ...

关于核聚变能源研究面临挑战的一点想法

已有 1284 次阅读 2012-7-21 14:55 |个人分类:学海无涯|系统分类:科研笔记|关键词:聚变能源挑战燃烧等离子体

美国的惯性约束点火装置（NIF）这几年一直在尝试（尽管遇到了严峻挑战），计划中ITER的氘氚放电也就是十几年以后。这些年一直在谈论的燃烧等离子体（Burning，指氘氚聚变发生；而非普通意义上的Combustion）很快就会实现。

核聚变能源研究、至少是磁约束聚变能源研究要解决的主要问题是：燃烧等离子体物理、稳态运行（惯性约束没有这个问题）、材料、中子能量的吸收与转换、氚自持（如果可以实现氘氘聚变就没有这个问题了）。ITER着重研究其中三个问题，不涉及氚自持，而中子能量的吸收与转换问题的研究另外安排了TBM。

燃烧等离子体最重要的特征是存在着大量的alpha粒子。

目前都是通过研究射频波和中性束加热与驱动产生的快粒子（Fast Particles，或称Energetic Particles）来预测alpha粒子的行为及其对背景等离子体的影响。但是：

1）快粒子的能量主要在几百keV的数量级，而且有一个谱宽度；氘氚聚变产生的alpha粒子的初始能量则大约是4MeV，高出一个数量级，且是单能量分布（delta函数分布）；

2） 快粒子的初始动量分布比较集中（主要呈束分布的形式），而聚变产生的alpha粒子的初始动量分布是各向同性的；

3）我们更关心alpha粒子自己的约束和输运——理想的情况是：alpha粒子被很快热化（通过加热背景氘氚等离子体），而这些热化的alpha粒子的约束越坏越好（尽快离开主等离子体变成氦灰排出，保证主等离子体中足够高的氘氚成分）。但是这种要求氘氚等离子体约束要尽量好，而alpha粒子的约束则要尽量坏的约束条件如何实现，实际是很重要的挑战。我们过去的研究聚焦在实现等离子体的高约束，从来没有考虑到有一部分粒子需要约束尽量低！如何在这两者之间达到一个理想的平衡（balance），也是极大的挑战。

4）还有其它的可能不是那么严重的问题：比如燃烧等离子体的平衡（equilibrium）可以简单地用单流体的MHD平衡描述，但是燃烧等离子体则是电子，氘、氚离子，和alpha粒子（氦核）的多组分等离子体；而且不仅要考虑力学平衡，还要考虑组分之间的“成分平衡”。因此，很多问题（比如基本的稳定性问题）都不同于我们现在研究的托卡马克等离子体。

而且，如果考虑稳态运行，那么加热和控制手段需要尽量少，甚至启动、点火（ignition）之后完全不需要外部的加热和控制，而主要依靠等离子体本身的自组织——alpha粒子加热、自举电流等。

因为这时等离子体存在时间远远超过了电阻扩散时间，耗散效应就变得非常重要——是一个真正的、“有生命的”耗散结构体系。（待续）

本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-39346-594344.html
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phymath999

Monday, November 25, 2013

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