Question

【題目】托卡馬克（Tokamak）是一種復雜的環形裝置，結構如圖所示。環心處有一歐姆線圈，四周是一個環形真空室，真空室外部排列著環向場線圈和極向場線圈。當歐姆線圈中通以變化的電流時，在托卡馬克的內部會產生巨大的渦旋電場，將真空室中的等離子體加速，從而達到較高的溫度。再通過其他方式的進一步加熱，就可以達到核聚變的臨界溫度。同時，環形真空室中的高溫等離子體形成等離子體電流，與極向場線圈、環向場線圈共同產生磁場，在真空室區域形成閉合磁籠，將高溫等離子體約束在真空室中，有利于核聚變的進行。已知真空室內等離子體中帶電粒子的平均動能與等離子體的溫度T成正比，下列說法正確的是

A. 托卡馬克裝置中核聚變的原理和目前核電站中核反應的原理是相同的

B. 極向場線圈和環向場線圈的主要作用是加熱等離子體

C. 歐姆線圈中通以恒定電流時，托卡馬克裝置中的等離子體將不能發生核聚變

D. 為了約束溫度為T的等離子體，所需要的磁感應強度B必須正比于溫度T

Answer 1

【答案】C

【解析】

A、目前核電站中核反應的原理是核裂變，原理不同，故A錯誤；

B、極向場線圈、環向場線圈主要作用是將高溫等離子體約束在真空室中，有利于核聚變的進行，故B錯誤；

C、歐姆線圈中通以恒定的電流時，產生恒定的磁場，恒定的磁場無法激發電場，則在托卡馬克的內部無法產生電場，等離子體無法被加速，因而不能發生核聚變，故C正確。

D、帶電粒子的平均動能與等離子體的溫度T成正比，則，由洛倫茲力提供向心力，則，則有，故D錯誤。