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普林斯顿等离子体物理实验室

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
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
主任史蒂芬·考利英语Steven Cowley[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

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

  • 1951年-1961年:萊曼·史匹哲,马特洪计划总负责人
  • 1961年-1980年:Melvin B. Gottlieb英语Melvin B. Gottlieb[10][11]
  • 1981年-1990年:Harold Furth英语Harold Furth
  • 1991年-1996年:Ronald C. Davidson
  • 1997年(1月-7月):John A. Schmidt, interim director
  • 1997年-2008年:Robert J. Goldston英语Robert J. Goldston[12]
  • 2008年–2016年:Stewart C. Prager[13]
  • 2016年至今:Dr. Terrence K. Brog(过渡时期暂任)[14]

当前主要研究课题和实验

  • 国家球形环面实验英语National Spherical Torus Experiment(NSTX-U)
  • 国际热核聚变实验反应堆(ITER)
  • 托卡马克聚变测试反应堆英语Tokamak Fusion Test Reactor(TFTR)

等离子体科学与技术

  • 霍尔推进器实验(Hall Thruster Experiment,HTX)[15]
  • 锂托卡马克实验英语Lithium Tokamak Experiment(LTX)
  • 磁重联实验(Magnetic Reconnection Experiment,MRX)
  • 波束动力学和非中性等离子体(Beam Dynamics and Nonneutral Plasma)
  • 普林斯顿磁场反转位形实验英语Princeton field-reversed configuration experiment(PFRC)

理论等离子体物理学

  • 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

  • 舍伍德计划英语Project Sherwood

参考资料

  1. ^ Department of Energy FY 2018 Congressional Budget Request Laboratory Tables Preliminary (PDF). 美国能源部. [2017-05-31]. (原始内容 (PDF)于2017-05-23) (英语). 
  2. ^ 10 Questions for Steven Cowley, New Director of the Princeton Plasma Physics Laboratory | Princeton Plasma Physics Lab. www.pppl.gov. [2019-05-08]. (原始内容于2020-12-18). 
  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]. (原始内容 (PDF)于2020-07-15) (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]. (原始内容于2021-03-19) (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]. (原始内容于2021-03-20) (英语). 
  10. ^ Bromberg, Joan Lisa (1982) Fusion: Science, Politics, and the Invention of a New Energy Source MIT Press, Cambridge, Massachusetts, p. 130 (页面存档备份,存于互联网档案馆), ISBN 0-262-02180-3
  11. ^ "Princeton Plasma Physics Laboratory: History" 互联网档案馆的,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]. (原始内容于2016-03-03). 
  14. ^ 存档副本. [2017-06-29]. (原始内容于2021-03-20). 
  15. ^ "Hall Thruster Experiment (HTX)" (页面存档备份,存于互联网档案馆), Princeton Plasma Physics Laboratory, accessed 12 May 2009

外部链接

  • (英文)官方网站
  • (英文) 普林斯顿大学图书馆数字化档案(Princeton University Library Digital Collections)

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与核聚变的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, princeton, plasma, physics, laboratory创建时间1961年, 1961, 预算, 千萬美元, 2016年, 研究领域等离子体物理学副主席david, mccomas, 英语, david, mccomas, 主任史蒂芬, 考利, 英语, steven,. 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与核聚变的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 主任史蒂芬 考利 英语 Steven Cowley 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 wbr pppl wbr gov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的冷战最高机密计划 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 目录 1 历史 2 历届主任 3 当前主要研究课题和实验 3 1 等离子体科学与技术 3 2 理论等离子体物理学 4 参见 5 参考资料 6 外部链接历史 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氘 氚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 化学和制造业 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1951年 1961年 萊曼 史匹哲 马特洪计划总负责人 1961年 1980年 Melvin B Gottlieb 英语 Melvin B Gottlieb 10 11 1981年 1990年 Harold Furth 英语 Harold Furth 1991年 1996年 Ronald C Davidson 1997年 1月 7月 John A Schmidt interim director 1997年 2008年 Robert J Goldston 英语 Robert J Goldston 12 2008年 2016年 Stewart C Prager 13 2016年至今 Dr Terrence K Brog 过渡时期暂任 14 当前主要研究课题和实验 编辑国家球形环面实验 英语 National Spherical Torus Experiment NSTX U 国际热核聚变实验反应堆 ITER 托卡马克聚变测试反应堆 英语 Tokamak Fusion Test Reactor TFTR 等离子体科学与技术 编辑 霍尔推进器实验 Hall Thruster Experiment HTX 15 锂托卡马克实验 英语 Lithium Tokamak Experiment LTX 磁重联实验 Magnetic Reconnection Experiment MRX 波束动力学和非中性等离子体 Beam Dynamics and Nonneutral Plasma 普林斯顿磁场反转位形实验 英语 Princeton field reversed configuration experiment PFRC 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 编辑舍伍德计划 英语 Project Sherwood 参考资料 编辑 Department of Energy FY 2018 Congressional Budget Request Laboratory Tables Preliminary PDF 美国能源部 2017 05 31 原始内容存档 PDF 于2017 05 23 英语 10 Questions for Steven Cowley New Director of the Princeton Plasma Physics Laboratory Princeton Plasma Physics Lab www pppl gov 2019 05 08 原始内容存档于2020 12 18 Tanner Earl C 1977 Project Matterhorn an informal history Princeton University Plasma Physics Laboratory Princeton New Jersey p 77 OCLC 80717532 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 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 原始内容存档 PDF 于2020 07 15 英语 Yoshikawa S Stix Thomas H Experiments on the Model C stellarator Nuclear Fusion 1985 25 9 2017 06 29 英语 PPPL timeline PPPL 2017 06 29 原始内容存档于2021 03 19 英语 8 0 8 1 Staff 1996 Fusion Lab Planning Big Reactor s Last Run The Record 22 December 1996 p N 07 National Spherical Torus Experiment Upgrade NSTX U Princeton Plasma Physics Lab PPPL 2017 07 01 原始内容存档于2021 03 20 英语 Bromberg Joan Lisa 1982 Fusion Science Politics and the Invention of a New Energy Source MIT Press Cambridge Massachusetts p 130 页面存档备份 存于互联网档案馆 ISBN 0 262 02180 3 Princeton Plasma Physics Laboratory History 互联网档案馆的存檔 存档日期2009 05 12 Princeton University Stern Robert 2007 Princeton fusion center to lose influential leader The Star Ledger Newark New Jersey 15 December 2007 p 20 Press Release Prager to lead DOE s Princeton Plasma Physics Laboratory 2008 08 09 原始内容存档于2016 03 03 存档副本 2017 06 29 原始内容存档于2021 03 20 Hall Thruster Experiment HTX 页面存档备份 存于互联网档案馆 Princeton Plasma Physics Laboratory accessed 12 May 2009外部链接 编辑 英文 官方网站 英文 马特洪计划发表的论文与报告 1951年 1958年 普林斯顿大学图书馆数字化档案 Princeton University Library Digital Collections 取自 https zh wikipedia org w index php title 普林斯顿等离子体物理实验室 amp oldid 69264001, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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