受控热核聚变要把高度纯净的氘、氚混合材料加热到1亿度以上,即达到所谓热核温度.在这样的超高温度下,氘、氚混合气体已完全电离,成为氘、氚原子核和自由电子混合而成的等
受控热核聚变要把高度纯净的氘、氚混合材料加热到1亿度以上,即达到所谓热核温度.在这样的超高温度下,氘、氚混合气体已完全电离,成为氘、氚原子核和自由电子混合而成的等离子体.从常温下处于分子状态的氘、氚材料开始,一直到上述热核温度的整个加热过程中,必须把这个尺寸有限的等离子体约束起来,使组成等离子体的原子核在发生足够多的聚变反应之前不至于失散,可一般的容器无法使用,因为任何材料的容器壁都不可能承受这样的高温.而磁约束是目前的重点研究方案,利用磁场可以约束带电粒子这一特性,构造一个特殊的磁容器建成聚变反应堆.图8-2-10所示是一种简化示意图,有一个环形匀强磁场区域的截面内半径 R 1 = m,外半径 R 2 =3 m,磁感应强度 B =0.5 T,被约束的粒子的比荷 =4.0×10 7 C/kg,不计粒子重力和粒子间相互作用.
(1)若带电粒子从中间区域沿半径方向射入磁场,则粒子不能穿越磁场外边界的最大速率 v m 是多少?
(2)若带电粒子以(1)问中最大速率 v m 从圆心 O 出发沿圆环半径方向射入磁场,请在图中画出其运动轨迹,并求出粒子从出发到第一次回到出发点所用的时间.
图8-2-10
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