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普林斯顿等离子体物理实验室

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普林斯顿等离子体物理实验室
Princeton Plasma Physics Laboratory
创建时间 1961年 (1961)
预算 $9.7 千萬美元(2016年)[1]
研究领域 等离子体物理学
副主席 David J. McComas英语David J. McComas
主任 Dr. Terrence K. Brog(过渡时期暂任)[2]
地址 100 Stellarator Road, Princeton, New Jersey
位置  美國新泽西州Plainsboro Township英语Plainsboro Township, New Jersey
40°20′56″N 74°36′08″W / 40.348825°N 74.602183°W / 40.348825; -74.602183坐标40°20′56″N 74°36′08″W / 40.348825°N 74.602183°W / 40.348825; -74.602183
邮政编码 08536
主管机构 普林斯顿大学
网页 www.pppl.gov

普林斯顿等离子体物理实验室(Princeton Plasma Physics Laboratory,PPPL)是一个研究等离子体物理学核聚变美国能源部国家实验室。实验室主要的工作是研究聚变能作为能源的发展和应用。

普林斯顿等离子体物理实验室的建立源于一个控制热核反应冷战最高机密计划——“马特洪计划(Project Matterhorn)”。1961年,在马特洪计划解密后,此计划相关的实验室被更名为普林斯顿等离子体物理实验室[3]

普林斯顿等离子体物理实验室实际上位于普林斯顿大学的 Forrestal 校园,与普林斯顿大学主校区有一定距离;但实验室仍然有一个位于普林斯顿的地址。

历史[编辑]

莱曼·斯皮策,一位任职于普林斯顿大学的天文学教授,提出了一个关于可控核聚变的设想,即“仿星器(stellarator)”。1951年,美国原子能委员会采纳了此设想,并开始以马特洪计划(Project Matterhorn)的名义为此项提案提供资金援助。1958年,根据1955年召开的联合国关于和平利用原子能的国际会议,此项磁约束聚变研究被解密。此后,学生开始进入普林斯顿等离子体物理实验室学习研究“新物理”,使得实验室转而集中于基础科学方面的投入[4]

实验室最早的八个仿星器包括:Model-A,Model-B,Model-B2,Model-B3[5]。Model-B64 为一个圆角的正方形,而Model-B65 则是一个跑道的形状[5]。功率最大的仿星器是 Model C英语Model C stellarator(于1961年到1969年之间运行)[6]。Model C 在1969年被重组为一个托卡马克[5],即“对称托卡马克(Symmetric Tokamak,ST)[7]

实验室在1970年代的研究重新转向了托卡马克装置,因为托卡马克的设计被认为比仿星器更适合作为核聚变的约束装置。1972年5月,绝热环形压缩器(Adiabatic Toroidal Compressor,ATC)开始运行。另一个托卡马克装置——普林斯顿大环面英语Princeton Large Torus自1975开始运作。

1982年,托卡马克聚变测试反应堆英语Tokamak Fusion Test Reactor(TFTR)上线,一直运作到1997年才被关闭[8]。从1993年起,TFTR 是世界上第一个使用-50/50混合物的反应堆。1994年,反应堆前所未有地产生了10.7兆瓦的聚变能量[8]

1999年,基于球形托卡马克概念的国家球形环面实验升级计划英语National Spherical Torus Experiment(National Spherical Torus Experiment Upgrade,NSTX-U)在普林斯顿等离子体物理实验室上线。实验室的科学家和来自国内外其他设施的聚变科学技术的研究者们进行了合作,所涉及的领域包括材料科学太阳物理学化学制造业

2015年,普林斯顿等离子体物理实验室完成了国家球形环面实验升级计划(NSTX-U)的建设;这也使得 NSTX-U 成为了世界上功率最大的同类型托卡马克聚变设施。计划中的实验将测试升级后的设施在极端热量和功率下保持高性能等离子体的能力。实验结果将对未来聚变反应堆的设计产生深远的影响。[9]

历届主任[编辑]

当前主要研究课题和实验[编辑]

等离子体科学与技术[编辑]

理论等离子体物理学[编辑]

  • 能源部科学仿真模拟倡议(DOE Scientific Simulation Initiative)
  • 美国 MHD 工作组(U.S. MHD Working Group)
  • 磁场反转位形理论协作(Field Reversed Configuration Theory Consortium)
  • 托卡马克物理学设计与分析代码(Tokamak Physics Design and Analysis Codes)
  • TRANSP代码(TRANSP code)
  • 国家输运代码汇集模块库(National Transport Code Collaboration Modules Library)

参见[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ Department of Energy FY 2018 Congressional Budget Request Laboratory Tables Preliminary (PDF). 美国能源部. [2017-05-31] (英语). 
  2. ^ PPPL Director Stewart Prager Steps Down http://www.pppl.gov/news/2016/09/pppl-director-stewart-prager-steps-down
  3. ^ Tanner, Earl C. (1977) Project Matterhorn: an informal history Princeton University Plasma Physics Laboratory, Princeton, New Jersey, p. 77, OCLC 80717532
  4. ^ Bromberg, Joan Lisa. Fusion: Science, Politics, and the Invention of a New Energy Source. Cambridge, Massachusetts: MIT Press. 1982: 97. ISBN 0-262-02180-3 (英语). 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Stix, Thomas H. Highlights in Early Stellarator Research at Princeton (PDF). Journal of Plasma and Fusion Research SERIES. 1998, 1: 3-8 [2017-06-29] (英语). 
  6. ^ Yoshikawa, S.; Stix, Thomas H. Experiments on the Model C stellarator. Nuclear Fusion. 1985, 25 (9) [2017-06-29] (英语). 
  7. ^ PPPL timeline. PPPL. [2017-06-29] (英语). 
  8. ^ 8.0 8.1 Staff (1996) "Fusion Lab Planning Big Reactor's Last Run" The Record, 22 December 1996, p. N-07
  9. ^ National Spherical Torus Experiment Upgrade (NSTX-U) - Princeton Plasma Physics Lab. PPPL. [2017-07-01] (英语). 
  10. ^ Bromberg, Joan Lisa (1982) Fusion: Science, Politics, and the Invention of a New Energy Source MIT Press, Cambridge, Massachusetts, p. 130, ISBN 0-262-02180-3
  11. ^ "Princeton Plasma Physics Laboratory: History" 互联网档案馆存檔,存档日期2009-05-12., Princeton University
  12. ^ Stern, Robert (2007) "Princeton fusion center to lose influential leader" The Star-Ledger Newark, New Jersey, 15 December 2007, p. 20
  13. ^ Press Release, Prager to lead DOE's Princeton Plasma Physics Laboratory. [2008-08-09]. 
  14. ^ http://www.pppl.gov/news/2016/09/pppl-director-stewart-prager-steps-down
  15. ^ "Hall Thruster Experiment (HTX)", Princeton Plasma Physics Laboratory, accessed 12 May 2009

外部链接[编辑]