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中国核聚变更进一步 永磁体仿星器重大突破

日期: 2022-01-28
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来源:快科技


据中科院消息,近期,中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所在集成永磁体和简单线圈的先进仿星器设计研究取得进展。核聚变研究目前主要有两个途径,最受看好的是很多人应该经常听说的托克马克。

就在12月30日晚,中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所俗称“人造太阳”的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,而且温度高达7000万度,创造了世界新纪录。

相比托卡马克相比,仿星器具有稳态运行的优势,避免了托卡马克的主要缺点,也就是等离子体大破裂。

但是长期以来,仿星器并没有作为聚变堆技术路线的首选,主要原因有两个:

一是传统仿星器磁场的波纹度比托卡马克大,导致其新经典输运水平和高能粒子损失水平高于托卡马克。

二是仿星器需要三维结构的线圈,结构复杂、制造难度大、成本高。

科研人员发现,可以引入永磁体来简化仿星器的线圈,从而采用和托卡马克一样的平面线圈,降低建造的难度和成本。

结合永磁体的仿星器是国际仿星器研究领域的热点,而如何用工程简单的永磁体块产生所需的三维磁场,则是研究难点。

近期,徐国盛课题组首次提出一种标准化永磁体设计策略,采用“分治策略”的思路,将永磁体块的设计过程分解为逐个设计每一块永磁体,然后进行多次迭代以获得最优设计,迭代过程包括局部优化和全局优化两个部分。

基于该设计策略,科研人员实现了仿星器永磁体的标准化,即所有永磁体块大小、形状,剩磁强度完全相同,且磁化方向为有限个指定方向之一,从而使得永磁体块可批量生产,降低了加工制造成本。

此外,统一的大小、形状使得永磁体块可以拼装起来,有利于装配精度控制。

在液氮温度下,Pr-Fe-B磁体的剩磁和矫顽力可以分别达到1.54T和7.0T,足够支持一个采用平面线圈的中等规模仿星器实验装置。

最新研究表明,Fe16N2磁体的剩磁可以达到2.9T,其矫顽力理论上大于1.2T。

徐国盛课题组提出的标准化永磁体设计策略可以自动给出磁化方向具备Halbach(↑→↓←↑)排列特点的永磁体设计,实现更高的磁场强度。

仿星器聚变堆虽然需要较强的磁场并具备较厚的包层,放置于包层之外的永磁体能够提供的磁场相对较弱,难以将三维扭曲线圈完全简化为平面线圈,但是部分简化仍具有重要意义,尤其是对于性能出色,但是所需线圈系统复杂以至于难以实现的仿星器位型。

相比于当前仿星器采用的极为复杂的三维扭曲线圈,可批量制造的标准化磁体块以及简单线圈的低生产成本和低工程难度对仿星器的设计、建造、维护具有重要意义,将永磁体和准对称位形结合起来的先进仿星器有望成为具有竞争力的低成本稳态磁约束聚变实验装置。


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发布时间: 2018 - 09 - 07
氯化钇化学式YCl3。分子量 195.26。有光泽的白色叶状晶体。其一水合物为无色晶体,160℃失去1分子水。其六水合物为无色或略带红色 晶体,相对密度2.1818,100℃失去5分子水。溶于水、乙醇、吡啶。以往报道显示一定浓度的氯化钇可引起人淋巴细胞DNA分子损伤和对成纤维细胞生长有抑制作用,但也有报道认为氯化钇对红细胞膜无损伤作用,表明氯化钇对不同细胞作用有差异。人皮肤的表皮细胞最易与环境中的氯化钇直接接触,但氯化钇对表皮细胞的影响报道较少。  氯化钇的用途是什么?  1. 氯化钇可用于制备树脂表面复合涂层。如 一种从废弃荧光粉中回收稀土元素 钇并制备树脂表面复合镀层的方法,包括以下步骤:  a、利用筛分法将破碎后的荧光粉与杂质分离开,通过20目、60目、100目、200目网筛逐步筛分后,收集200目筛下物,筛下物占未筛前粉体重量的99.9%以上;  b、将步骤a得到的筛下物加入到酸和双氧水混合液中,反应一段时间,然后进行过滤,滤液中含有稀土元素;  c、将步骤b得到的滤液采用磷系萃取剂进行萃取,分三级萃取后,萃取液中只含有稀土元素;  d、将步骤c得到的含有稀土元素的萃取液用盐酸进行反萃,反萃液中为稀土元素钇,如果萃取液中还含有稀土铕,则稀土铕在萃余液中;  e、将步骤d得到的反萃液加入氨水进行中和至溶液刚有少量白色沉淀产生,溶液主要成份为氯化钇,将氯化钇溶液蒸发浓缩或蒸干再配制成一定浓度后,逐滴加入到配有分散剂的碳酸氢铵溶液中,生成前驱体;  f、将步骤e得到的前驱体过滤、烘干后,进行煅烧,研磨后得到纳米氧化钇粉末;  g、将步骤f得到的纳米氧化钇粉末加入至配有分散剂的电镀液中制成复合电镀 液,电镀至树脂表面。  2. 氯化钇对人表皮细胞作用:钇为稀有元素,在低浓度对表皮细胞体外增殖无影响。氯化钇对紫外线诱导表皮细胞凋亡有一定影响,研究结果显示加入低浓度氯化钇 0....
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发布时间: 2018 - 09 - 07
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发布时间: 2018 - 09 - 07
1、抛光粉粒径多大?  粒径是这个行业划分抛光粉规格的标准,粒径指的是抛光粉颗粒的直径,单位为μ,常见的抛光粉粒径从0.6——3.2不等,常用的是1.0——2.0之间,根据经验可大概判断粒径小的适合做平磨用,如1.0,1.2,1.4;粒径大的适合做扫光如1.6,1.8,2.0等,最终还是要根据客户的使用习惯来定。粒径跟切削力成正比关系,粒径越大切削力越强,反之越小。每家抛光粉都有几种粒径,但粒径分布的均匀度就需要生产水平把控了,生产水平高可以尽可能的提高标准粒径所占比重,减小最大和最小粒径的范围以及占比。比方说有些产品标号是1.2,但实际上1.2的颗粒只占整体的百分之三十或者更少,其他颗粒参差不齐,甚至最小0.6,最大5.6,所以导致良率下降划伤增多的情况。  2、抛光粉的悬浮性怎样?  很多客户习惯性的把悬浮性作为判断抛光粉品质好坏的依据,所谓悬浮性就是抛光粉兑水搅拌均匀以后,抛光液中粉的沉淀时间长短,沉淀的快说明悬浮性不好,如果沉淀的慢则说明悬浮性好。这种观点有问题,应当根据分散效果判断悬浮性,即当抛光液静置超过两小时后产生沉淀现象,在略加搅拌的情况下是否立即恢复原来的悬浮效果,而不是产生沉淀物结块搅拌不开的情况。很多抛光粉厂家习惯通过添加悬浮剂的方式改善悬浮性,但是如果悬浮剂加的过多或者匹配不好,容易出现结胶(抛光粉凝聚)和腐蚀手的情况。我们对悬浮性非常重视,既要保证悬浮性,又要保证安全和不结胶,做了大量的实验验证。另外水质对悬浮性的影响也比较明显,纯水和自来水兑出来的抛光液对比起来非常明显,建议使用过滤装置或者用纯水兑抛光粉。(每个盖板厂都有纯水生产装置,因为超声波清洗剂需要用到纯水)  3、抛光粉的消耗大不大(耐不耐用?)  这个问题也比较常见,有些厂家会反应用品牌A的抛光粉,一台机器一个班只需要添加0.5KG,用品牌B 就需要0.7甚至更多。首先需要搞...
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发布时间: 2018 - 09 - 07
镍氢(MH-Ni)电池自1989年商业化以来,其负极材料主要是LaNi5型储氢合金。随着镍氢电池制备技术的不断提升以及性能的极大提高,其应用领域更加广泛,对电池材料性能的要求也越来越高,特别是与电池能量密度密切相关的电极材料的容量性能。电池的容量主要是由电池正、负极的容量确定的,但正极氢氧化亚镍的容量提高已经有限,因此人们就把研究重点放在了负极储氢合金的研究上面。LaNi5型储氢负极合金的实际最大容量(350 mAh g–1)已经接近其理论值(372 mAh g–1),进一步提高相当困难,因此,必需研究开发具有更高容量的新型储氢合金。近年来,高容量La-Mg-Ni系储氢合金(理论容量超过400 mAh g–1,实际最大容量390 mAh g–1)的研究获得了许多有价值的成果,已产业化并应用于制造低自放电镍氢电池和某些高容量镍氢电池。但La-Mg-Ni合金的制备工艺成本高或工艺过程复杂,主要原因在于:合金中必需含有的活泼金属元素Mg的蒸汽压高,易挥发,使得高温熔炼合金的成分难以控制,同时挥发的微细镁粉易燃易爆而存在安全隐患。国内主要使用高价值的氦气作为保护气制备La-Mg-Ni合金,日本采用熔炼La-Ni合金然后扩散Mg的二次制备工艺技术。为了解决La-Mg-Ni基储氢合金制备工艺存在的问题,包头稀土研究院储氢材料项目组经过多次试验研究发现,用Y元素替代La-Mg-Ni基储氢合金中的Mg元素,获得了同样高容量的La-Y-Ni储氢合金,可直接用真空感应熔炼法制备。2014年以来,开发的A2B7型La-Y-Ni储氢合金经合理的成分优化后实际放电容量可达到390 mAh g–1,气相储氢量可达到1.49 wt%(相应的电化学容量为399 mAh g–1),与La-Mg-Ni基储氢合金的容量相当,而且由于不含活泼的Mg元素,循环寿命更好。该系列合金已申报8项国家发...
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