聚變裝置等離子體運(yùn)行師招聘筆試考試試卷和答案一、填空題（每題1分，共10分）1.核聚變的主要燃料是（氘）和（氚）。答案：氘、氚2.托卡馬克裝置中產(chǎn)生磁場的主要部件是（線圈）。答案：線圈3.等離子體溫度常用的單位是（電子伏特）。答案：電子伏特4.聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量主要以（中子）和（帶電粒子）的形式釋放。答案：中子、帶電粒子5.（歐姆加熱）是通過電流流經(jīng)等離子體產(chǎn)生焦耳熱來加熱等離子體。答案：歐姆加熱6.等離子體密度的常用測量方法是（微波干涉儀）。答案：微波干涉儀7.聚變裝置中的第一壁材料需要具備良好的（抗中子輻照）性能。答案：抗中子輻照8.磁約束聚變研究中，最重要的參數(shù)之一是（等離子體比壓）。答案：等離子體比壓9.（偏濾器）用于分離等離子體中的雜質(zhì)和灰分。答案：偏濾器10.等離子體電流的產(chǎn)生主要依靠（感應(yīng)電流）。答案：感應(yīng)電流二、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種不是核聚變反應(yīng)的產(chǎn)物（）A.中子B.質(zhì)子C.電子D.氦核答案：C2.托卡馬克裝置中，用于約束等離子體的主要磁場是（）A.極向磁場B.環(huán)向磁場C.軸向磁場D.徑向磁場答案：B3.等離子體加熱方法中，效率最高的是（）A.歐姆加熱B.中性束注入加熱C.射頻波加熱D.壓縮加熱答案：B4.以下哪種材料不適合作為聚變裝置第一壁材料（）A.鎢B.銅C.碳D.不銹鋼答案：B5.聚變反應(yīng)自持的條件是（）A.勞森判據(jù)B.玻爾茲曼定律C.歐姆定律D.牛頓定律答案：A6.測量等離子體溫度最常用的方法是（）A.光譜法B.量熱法C.中子能譜法D.激光散射法答案：A7.托卡馬克裝置中，等離子體破裂時(shí)會產(chǎn)生（）A.大電流B.強(qiáng)磁場C.高能中子D.強(qiáng)電磁脈沖答案：D8.提高等離子體比壓的主要目的是（）A.提高等離子體密度B.提高等離子體溫度C.增強(qiáng)聚變反應(yīng)效率D.改善等離子體約束答案：D9.以下哪種波不能用于等離子體加熱（）A.阿爾文波B.離子回旋波C.電子回旋波D.表面波答案：D10.聚變裝置的真空室需要維持（）的真空環(huán)境。A.高真空B.低真空C.常壓D.高壓答案：A三、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下屬于核聚變反應(yīng)優(yōu)點(diǎn)的有（）A.原料豐富B.無污染C.能量密度高D.安全性好答案：ABCD2.托卡馬克裝置中的輔助加熱方法有（）A.中性束注入B.射頻波加熱C.電子回旋共振加熱D.離子回旋共振加熱答案：ABCD3.測量等離子體參數(shù)的方法有（）A.磁探針法B.激光診斷法C.光譜分析法D.中子測量法答案：ABCD4.聚變裝置第一壁材料需要滿足的性能要求有（）A.耐高溫B.抗腐蝕C.低氚滯留D.高強(qiáng)度答案：ABCD5.等離子體約束的主要類型有（）A.磁約束B.慣性約束C.重力約束D.電約束答案：AB6.以下哪些因素會影響聚變反應(yīng)的效率（）A.等離子體溫度B.等離子體密度C.等離子體約束時(shí)間D.磁場強(qiáng)度答案：ABC7.射頻波加熱等離子體的方式包括（）A.離子回旋加熱B.電子回旋加熱C.低雜波電流驅(qū)動D.阿爾文波加熱答案：ABCD8.聚變裝置中的雜質(zhì)來源有（）A.第一壁材料濺射B.中性粒子注入C.等離子體與器壁相互作用D.燃料本身雜質(zhì)答案：ACD9.研究核聚變的主要國際合作項(xiàng)目有（）A.ITERB.JT-60SAC.EASTD.JET答案：ABCD10.等離子體的宏觀參數(shù)包括（）A.密度B.溫度C.速度D.壓強(qiáng)答案：ABCD四、判斷題（每題2分，共20分）1.核聚變反應(yīng)是兩個輕原子核結(jié)合成一個重原子核的過程。（√）答案：√2.托卡馬克裝置中，環(huán)向磁場比極向磁場強(qiáng)。（√）答案：√3.歐姆加熱可以將等離子體加熱到很高的溫度。（×）答案：×4.聚變裝置的真空室必須是完全封閉的。（√）答案：√5.等離子體密度越高，聚變反應(yīng)效率一定越高。（×）答案：×6.中性束注入加熱可以直接加熱等離子體中的離子。（√）答案：√7.第一壁材料的選擇對聚變裝置的性能和壽命影響不大。（×）答案：×8.等離子體破裂不會對托卡馬克裝置造成損壞。（×）答案：×9.激光散射法只能測量等離子體的密度。（×）答案：×10.聚變反應(yīng)產(chǎn)生的中子可以用于發(fā)電。（√）答案：√五、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述核聚變反應(yīng)的原理。答案：核聚變是兩個輕原子核，如氘和氚，在極高溫度和壓力下克服彼此間的庫侖斥力，使它們能夠靠近并合并成一個新的、更重的原子核。這個過程中，質(zhì)量虧損轉(zhuǎn)化為能量釋放，遵循愛因斯坦的質(zhì)能公式E=mc2。核聚變能產(chǎn)生巨大能量，且原料豐富、無污染，是極具潛力的能源形式。2.托卡馬克裝置中主要有哪些磁場？它們的作用是什么？答案：主要有環(huán)向磁場和極向磁場。環(huán)向磁場由環(huán)繞裝置環(huán)形方向的線圈產(chǎn)生，主要作用是約束等離子體，使其沿環(huán)形軌道運(yùn)動，防止等離子體與器壁碰撞。極向磁場由通過等離子體電流產(chǎn)生或外部線圈產(chǎn)生，與環(huán)向磁場結(jié)合，改善等離子體的約束性能，維持等離子體的平衡形狀，輔助約束等離子體。3.簡述等離子體加熱的幾種常見方法及其原理。答案：常見加熱方法有：歐姆加熱，利用電流流經(jīng)等離子體產(chǎn)生焦耳熱；中性束注入加熱，將高能中性粒子束注入等離子體，與等離子體粒子碰撞傳遞能量；射頻波加熱，利用特定頻率射頻波與等離子體中的粒子發(fā)生共振，將波的能量傳遞給粒子實(shí)現(xiàn)加熱。4.說明研究核聚變對未來能源發(fā)展的重要意義。答案：核聚變能源具有原料豐富（海水中含有大量氘等燃料）、無污染（幾乎不產(chǎn)生溫室氣體和長期放射性廢物）、能量密度高的特點(diǎn)。隨著傳統(tǒng)化石能源的日益枯竭和環(huán)境問題的凸顯，核聚變能源有望成為未來的主要能源，解決全球能源危機(jī)，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)供應(yīng)，推動人類社會的持續(xù)發(fā)展。六、討論題（每題5分，共10分）1.討論在聚變裝置運(yùn)行過程中，如何保障等離子體的穩(wěn)定運(yùn)行和良好約束。答案：要保障等離子體穩(wěn)定運(yùn)行和良好約束，首先在磁場控制上，精確調(diào)節(jié)環(huán)向和極向磁場參數(shù)，維持磁場位形穩(wěn)定。采用先進(jìn)的反饋控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測并調(diào)整磁場以應(yīng)對等離子體的微小變化。優(yōu)化加熱方式，合理組合多種加熱手段，使等離子體均勻升溫，避免局部過熱或密度不均勻。同時(shí)，減少雜質(zhì)進(jìn)入等離子體區(qū)域，通過偏濾器有效分離雜質(zhì)，提高等離子體純度。此外，加強(qiáng)對等離子體破裂等不穩(wěn)定性的研究和預(yù)測，制定相應(yīng)預(yù)案，確保裝置穩(wěn)定運(yùn)行。2.結(jié)合實(shí)際情況，談?wù)勀壳昂司圩兗夹g(shù)發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)以及可能的解決途徑。答案：目前核聚變技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)包括：實(shí)現(xiàn)等離子體的高參數(shù)運(yùn)行，如高溫、高密度和長約束時(shí)間；材料問題，如第一壁材料抗中