基于直流电阻测量法的变压器 螺柱焊接熔合度检测技术
1 引言
随着特高压交直流电力变压器的发展， 焊接螺 柱在变压器上的应用越来越广泛， 与常规工艺方法 相比焊接螺柱存在显著优势， 例如在油箱内侧壁使 用焊接螺柱代替磁屏蔽底板， 既提高焊接效率又减 少安装磁屏蔽时的工作量； 再如在升高座法兰上使 用焊接螺柱代替螺栓，省去了加工螺孔的工时，更重 要的是没有螺孔，堵塞了渗油通道。可是一旦受到焊 接设备故障、 焊接参数匹配及焊接操作不当等因素 影响， 螺柱与工件之间的焊缝则会出现熔合不良的 缺陷， 这种局部未熔合缺陷会大大降低螺柱焊缝的 强度，进而导致螺柱受力断裂和掉落。 目前，对螺柱焊接质量的检查以目视检查为主， 并配合扭矩试验、弯曲试验等破坏性试验。目视检查 只能评判焊缝外观缺陷， 不能检测焊缝内部质量状 况，破坏性试验不仅操作繁杂，而且试验后焊接螺柱 就会报废或降低性能， 比如经弯曲试验后的螺柱不 管是否合格均不能再使用； 经扭矩试验后的螺柱即 便是未扭断，但其力学性能也会有所损伤。因此需要 寻求一种准确快捷的无损检测方法对螺柱焊接熔合 度进行 100%检测，以确保其焊接强度。
2 螺柱焊缝熔合不良缺陷分析
螺柱焊与手工电弧焊、 气体保护焊等焊接方法 不同， 螺柱焊是将螺柱通过一个无需附加材料的电 弧焊接在金属板上的焊接工艺， 必要时需要陶瓷环 帮助熔池成型， 变压器制造中常用的是拉弧式螺柱 焊。 因螺柱焊时瞬间电流很大，产生了很强的磁场， 周围气流也对电弧产生影响， 这会导致电弧沿螺柱 轴线发生偏移形成电弧偏吹， 产生螺柱与工件熔合 不良的情况，如图 1 所示。
图 1 常见缺陷
图 1（a）所示是一个合格的螺柱焊缝，螺柱与工 件熔合良好。 图 1（b）所示表面螺柱倾斜，只有局部 焊缝，其他部分未熔合。 图 1（c）所示只有螺柱周围 的角焊缝熔合，而螺柱心部焊缝未熔合。 图 1（d）所 示是螺柱心部焊缝熔合，而周围角焊缝未熔合。
熔合不良的螺柱， 在受力或高频振动状态下会 变形或者断裂。 油箱内部螺柱掉落会极大程度导致 变压器绝缘击穿或短路， 变压器外部螺柱断裂会使 零部件与变压器主体分离， 这些都会造成局部损毁 或故障停机。
3 直流电阻法测焊接螺柱熔合度工作原理
在焊接结构产品中， 最常用的无损检测方法有 射线检测、 超声波检测、 磁粉检测和渗透检测四大 类，鉴于螺柱焊缝的结构特点及检测条件特殊，上述 无损检测方法均不能快捷有效地检测出熔合不良的 螺柱。
被测电阻通以适当大小的直流电流， 然后测量 电阻中的电流及其两端的电压降，再根据欧姆定律， 即可算出该电阻的阻值。 而电阻值取决于电阻率 ρ、 电阻长度 L 及截面积 A。直流电流流过导体时，电流 在导体的载流截面上是均匀分布的， 并不像交流电 那样存在趋肤效应。
R=ρ× L/ A 公式（1）
如果将螺柱、焊缝和工件看作是一个整体，对于 同一种材质、同一种规格的螺柱焊来说，螺柱直径、 长度以及工件的厚度都是一定的，也就是说公式（1） 中的 ρ、L 和 A 都是定值。 如图 2 所示，当焊接部位 存在熔合不良缺陷时，假设未熔合面积为 A′，那么 直流电通过的有效面积就是 A－A′，根据公式（1）可 知：电流通道面积的缩小必然会导致阻值的增大，尽 管阻值的变化量仅仅是微欧级别。基于此，可以采用 直流电阻测量法， 通过测量比较焊接螺柱的实测电 阻值与标样基准电阻值的差异来评判螺柱焊缝熔合 度。
图2 面积变化示意图
4 技术方案的确定
要使用直流电阻比对法检测焊接螺柱的熔合度， 需要选定适用的直阻仪， 设计制作焊接螺柱试验样 件，确定熔合度评判方法。
4.1 选定直流电阻测量仪
直流电阻的测量方法主要分为电压降法、 直流 平衡电桥和数字式直流电阻测试仪几种方法， 考虑 到焊接螺柱属于钢铁类阻性试品， 测量时导通距离 为 50mm 左右，阻值极低，并且要求在生产现场实施 快速检测，所以选择数字式直流电阻测试仪。本次试 验使用的是 9310 直流电阻测试仪，它的最小量程为 0～0.1Ω，准确度为读数的 0.1%±0.5μΩ，含电池仅为 1.66kg，能够很好地符合检测要求。
4.2 设计制作试样
为验证直流电阻测量法检测焊接螺柱熔合度的 可行性，设计制作一组试样，选用螺柱规格为 M12× 30，如图 3 所示。 试样中 A 行严格采用螺柱焊的工 艺参数施焊，保证良好熔合，熔合效果如图 1（a）；试 样中 B 行采用不规范的螺柱焊工艺参数进行施焊， 熔合效果如图 1（b）或图 1（d）；试样中 C 行采用气 体保护焊/手工电弧焊的方式进行施焊，熔合效果如 图 1（c）。 每行螺柱从左到右依次编号为 1#~5#。
图 3 试样
4.3 测量焊接螺柱电阻值
使用 9310 直流电阻测试仪，将电流、电压线路 的一极引线触点放在螺柱顶端， 另一极触点放在接 近该螺柱的钢板上，为保持电流流通距离 L 不变，在 对每一个螺柱焊缝实施电阻测量时， 必须保证钢板 上的触点到螺柱中心距离为一定值， 然后逐一测量 并记录焊接螺柱的电阻值。
4.4 破坏性试验
电阻测量完毕后， 接着对试样上的焊接螺柱进 行破坏性试验，破坏性试验分为两种，一种是扭矩试 验，使用扭矩扳手打力矩，对于 M12 螺柱如果能够承受住 53N•m 力矩而不被扭断，则视为合格；另一 种是弯曲试验，将螺柱弯曲一个超过 60°夹角（图 4） 而不脱落，即可视为合格。
图4 弯曲角度
因焊接螺柱经过弯曲试验后就不能再进行扭 矩试验，所以除 B 行 5# 螺柱外，其他螺柱都是先进 行扭矩试验，合格后再进行弯曲试验，试验完成后 记录试验结果。 4.5 试验结果分析 电阻值测量及破坏性试验结果见表 1。
表 1 试验记录
此试验证明：使用直流电阻法评判焊接螺柱是否 熔合良好是可行的。另外，从试验数据并结合实际生 产情况，可以进一步得出以下结论。
（1）采用螺柱焊机及正常工艺参数焊接的 A 行 螺柱，直流电阻值比较集中，约为 60μΩ，既能承受 住扭矩试验又能承受得住弯曲试验的检验。
（2）采用螺柱焊机及不正常工艺参数焊接的 B 行螺柱， 试验结果分为两种： 一是直流电阻值在 65μΩ 左右的焊接螺柱能够承受扭矩试验而弯曲试 验不合格， 二是直流电阻值大于 70μΩ 的焊接螺柱 扭矩试验不合格， 电阻值更大的螺柱甚至轻轻一碰 就会脱落。
（3）采用手工电弧焊焊接的螺柱，虽然螺柱中心熔合不完全， 但凭借其远远大于螺柱焊机所施焊焊 缝的焊脚尺寸， 同样承受住了扭矩和弯曲试验的检 验。
因此， 直流电阻测量法更适用于同一种焊接方 法（如螺柱焊）焊缝熔合度的检测，并且只要归纳总 结出合格螺柱与不合格螺柱的电阻差值， 就可以得 出该螺柱是否能够通过扭矩试验和弯曲试验。
5 评判方法
要评判焊接螺柱熔合良好程度， 首先要制作标 准样件，其中螺柱与钢板的材质、规格、焊接方法与 工艺参数等必须是固定不变的， 并且此标样的焊接 强度是被证明合格的，测量标样的直流电阻值，并将 其视为标准值 R0；其次要通过理论计算与大量的试 验相结合的方法， 归纳总结不同截面积变化 ΔA 与 直流电阻值变化 ΔR 之间的对应规律； 最后便可以 通过简单测量电阻差值的方法来评判焊接螺柱熔合 度。
1 引言
随着特高压交直流电力变压器的发展， 焊接螺 柱在变压器上的应用越来越广泛， 与常规工艺方法 相比焊接螺柱存在显著优势， 例如在油箱内侧壁使 用焊接螺柱代替磁屏蔽底板， 既提高焊接效率又减 少安装磁屏蔽时的工作量； 再如在升高座法兰上使 用焊接螺柱代替螺栓，省去了加工螺孔的工时，更重 要的是没有螺孔，堵塞了渗油通道。可是一旦受到焊 接设备故障、 焊接参数匹配及焊接操作不当等因素 影响， 螺柱与工件之间的焊缝则会出现熔合不良的 缺陷， 这种局部未熔合缺陷会大大降低螺柱焊缝的 强度，进而导致螺柱受力断裂和掉落。 目前，对螺柱焊接质量的检查以目视检查为主， 并配合扭矩试验、弯曲试验等破坏性试验。目视检查 只能评判焊缝外观缺陷， 不能检测焊缝内部质量状 况，破坏性试验不仅操作繁杂，而且试验后焊接螺柱 就会报废或降低性能， 比如经弯曲试验后的螺柱不 管是否合格均不能再使用； 经扭矩试验后的螺柱即 便是未扭断，但其力学性能也会有所损伤。因此需要 寻求一种准确快捷的无损检测方法对螺柱焊接熔合 度进行 100%检测，以确保其焊接强度。
2 螺柱焊缝熔合不良缺陷分析
螺柱焊与手工电弧焊、 气体保护焊等焊接方法 不同， 螺柱焊是将螺柱通过一个无需附加材料的电 弧焊接在金属板上的焊接工艺， 必要时需要陶瓷环 帮助熔池成型， 变压器制造中常用的是拉弧式螺柱 焊。 因螺柱焊时瞬间电流很大，产生了很强的磁场， 周围气流也对电弧产生影响， 这会导致电弧沿螺柱 轴线发生偏移形成电弧偏吹， 产生螺柱与工件熔合 不良的情况，如图 1 所示。
图 1 常见缺陷
图 1（a）所示是一个合格的螺柱焊缝，螺柱与工 件熔合良好。 图 1（b）所示表面螺柱倾斜，只有局部 焊缝，其他部分未熔合。 图 1（c）所示只有螺柱周围 的角焊缝熔合，而螺柱心部焊缝未熔合。 图 1（d）所 示是螺柱心部焊缝熔合，而周围角焊缝未熔合。
熔合不良的螺柱， 在受力或高频振动状态下会 变形或者断裂。 油箱内部螺柱掉落会极大程度导致 变压器绝缘击穿或短路， 变压器外部螺柱断裂会使 零部件与变压器主体分离， 这些都会造成局部损毁 或故障停机。
3 直流电阻法测焊接螺柱熔合度工作原理
在焊接结构产品中， 最常用的无损检测方法有 射线检测、 超声波检测、 磁粉检测和渗透检测四大 类，鉴于螺柱焊缝的结构特点及检测条件特殊，上述 无损检测方法均不能快捷有效地检测出熔合不良的 螺柱。
被测电阻通以适当大小的直流电流， 然后测量 电阻中的电流及其两端的电压降，再根据欧姆定律， 即可算出该电阻的阻值。 而电阻值取决于电阻率 ρ、 电阻长度 L 及截面积 A。直流电流流过导体时，电流 在导体的载流截面上是均匀分布的， 并不像交流电 那样存在趋肤效应。
R=ρ× L/ A 公式（1）
如果将螺柱、焊缝和工件看作是一个整体，对于 同一种材质、同一种规格的螺柱焊来说，螺柱直径、 长度以及工件的厚度都是一定的，也就是说公式（1） 中的 ρ、L 和 A 都是定值。 如图 2 所示，当焊接部位 存在熔合不良缺陷时，假设未熔合面积为 A′，那么 直流电通过的有效面积就是 A－A′，根据公式（1）可 知：电流通道面积的缩小必然会导致阻值的增大，尽 管阻值的变化量仅仅是微欧级别。基于此，可以采用 直流电阻测量法， 通过测量比较焊接螺柱的实测电 阻值与标样基准电阻值的差异来评判螺柱焊缝熔合 度。
图2 面积变化示意图
4 技术方案的确定
要使用直流电阻比对法检测焊接螺柱的熔合度， 需要选定适用的直阻仪， 设计制作焊接螺柱试验样 件，确定熔合度评判方法。
4.1 选定直流电阻测量仪
直流电阻的测量方法主要分为电压降法、 直流 平衡电桥和数字式直流电阻测试仪几种方法， 考虑 到焊接螺柱属于钢铁类阻性试品， 测量时导通距离 为 50mm 左右，阻值极低，并且要求在生产现场实施 快速检测，所以选择数字式直流电阻测试仪。本次试 验使用的是 9310 直流电阻测试仪，它的最小量程为 0～0.1Ω，准确度为读数的 0.1%±0.5μΩ，含电池仅为 1.66kg，能够很好地符合检测要求。
4.2 设计制作试样
为验证直流电阻测量法检测焊接螺柱熔合度的 可行性，设计制作一组试样，选用螺柱规格为 M12× 30，如图 3 所示。 试样中 A 行严格采用螺柱焊的工 艺参数施焊，保证良好熔合，熔合效果如图 1（a）；试 样中 B 行采用不规范的螺柱焊工艺参数进行施焊， 熔合效果如图 1（b）或图 1（d）；试样中 C 行采用气 体保护焊/手工电弧焊的方式进行施焊，熔合效果如 图 1（c）。 每行螺柱从左到右依次编号为 1#~5#。
图 3 试样
4.3 测量焊接螺柱电阻值
使用 9310 直流电阻测试仪，将电流、电压线路 的一极引线触点放在螺柱顶端， 另一极触点放在接 近该螺柱的钢板上，为保持电流流通距离 L 不变，在 对每一个螺柱焊缝实施电阻测量时， 必须保证钢板 上的触点到螺柱中心距离为一定值， 然后逐一测量 并记录焊接螺柱的电阻值。
4.4 破坏性试验
电阻测量完毕后， 接着对试样上的焊接螺柱进 行破坏性试验，破坏性试验分为两种，一种是扭矩试 验，使用扭矩扳手打力矩，对于 M12 螺柱如果能够承受住 53N•m 力矩而不被扭断，则视为合格；另一 种是弯曲试验，将螺柱弯曲一个超过 60°夹角（图 4） 而不脱落，即可视为合格。
图4 弯曲角度
因焊接螺柱经过弯曲试验后就不能再进行扭 矩试验，所以除 B 行 5# 螺柱外，其他螺柱都是先进 行扭矩试验，合格后再进行弯曲试验，试验完成后 记录试验结果。 4.5 试验结果分析 电阻值测量及破坏性试验结果见表 1。
表 1 试验记录
此试验证明：使用直流电阻法评判焊接螺柱是否 熔合良好是可行的。另外，从试验数据并结合实际生 产情况，可以进一步得出以下结论。
（1）采用螺柱焊机及正常工艺参数焊接的 A 行 螺柱，直流电阻值比较集中，约为 60μΩ，既能承受 住扭矩试验又能承受得住弯曲试验的检验。
（2）采用螺柱焊机及不正常工艺参数焊接的 B 行螺柱， 试验结果分为两种： 一是直流电阻值在 65μΩ 左右的焊接螺柱能够承受扭矩试验而弯曲试 验不合格， 二是直流电阻值大于 70μΩ 的焊接螺柱 扭矩试验不合格， 电阻值更大的螺柱甚至轻轻一碰 就会脱落。
（3）采用手工电弧焊焊接的螺柱，虽然螺柱中心熔合不完全， 但凭借其远远大于螺柱焊机所施焊焊 缝的焊脚尺寸， 同样承受住了扭矩和弯曲试验的检 验。
因此， 直流电阻测量法更适用于同一种焊接方 法（如螺柱焊）焊缝熔合度的检测，并且只要归纳总 结出合格螺柱与不合格螺柱的电阻差值， 就可以得 出该螺柱是否能够通过扭矩试验和弯曲试验。
5 评判方法
要评判焊接螺柱熔合良好程度， 首先要制作标 准样件，其中螺柱与钢板的材质、规格、焊接方法与 工艺参数等必须是固定不变的， 并且此标样的焊接 强度是被证明合格的，测量标样的直流电阻值，并将 其视为标准值 R0；其次要通过理论计算与大量的试 验相结合的方法， 归纳总结不同截面积变化 ΔA 与 直流电阻值变化 ΔR 之间的对应规律； 最后便可以 通过简单测量电阻差值的方法来评判焊接螺柱熔合 度。
密度不够 温度来凑 托卡马克装置内部为何热过太阳
在地球上开展的一些可控核聚变研究的等离子体密度只有太阳芯部密度的约千亿分之一，因此必须将等离子体加热到上亿摄氏度高温，才能使聚变反应的发生几率获得较大提升，以便利用少量的聚变燃料就能产生足够多的聚变能量。
3月15日，ITER（国际热核聚变实验堆）中国氦冷固态实验包层系统首个项目在中核集团核工业西南物理研究院启动，标志着我国在ITER上开展产氚技术测试进入具体实施阶段。在之前不久，由江西省科研人员自主设计、制造及运行的“人造太阳”实验研究装置——我国首个可实现压缩融合启动等离子体电流的球形托卡马克装置（NCST）正式投入运行并实现首次成功放电。
江西省聚变能与信息控制重点实验室博士钱玉忠介绍，球形托卡马克装置内部安装有两个上下对称的极向场线圈，是我国首个可利用压缩融合方式启动等离子体电流的球形托卡马克装置。江西省将围绕球形托卡马克装置模拟太空辐照环境的特性，积极开展交叉应用研究。
托卡马克是什么原理，为什么能够释放巨大能量？随着托卡马克核聚变装置研究频频传来喜讯，我们距离彻底掌握可控核聚变的奥秘还有多远？
1.克服库仑排斥力是关键
正如我们已经了解的，核能的释放通常依托核聚变和核裂变两种方式进行。
核裂变是将较重的原子核分裂为较轻的原子核并释放能量。二十世纪五十年代初，苏联建成了世界上首座核电站，成功实现了基于核裂变的核能和平利用。
核聚变是将较轻的原子核聚合反应而生成较重的原子核。这个过程伴随着质量损失，根据爱因斯坦质能方程E=mc2，损失的这部分质量会转换成巨大的能量。以目前地球上最容易实现的氘氚聚变反应为例，每公升海水可提取的氘（约0.03克）通过聚变反应可释放出相当于燃烧300公升汽油产生的能量。
然而，由于原子核间均带有正电荷，其相互间受库仑排斥力作用，原子核间距离越近，这种排斥力就越强。只有当相向运动的两个较轻原子核具有足够高的能量时，才能克服库仑排斥力，使得彼此靠得足够近，以便让短程核间吸引力发挥主要作用，最终聚合为一个较重的原子核，并释放出高能量的中子。
相较于核裂变，在地球上要实现核聚变反应，条件非常苛刻。首先要达到上亿摄氏度高温；还要让燃料维持足够高的密度，以提高原子核之间碰撞并发生核聚变反应的几率；此外，高温高密度条件必须维持足够长的时间，才能让核聚变反应得以持续进行。
2.通过磁约束核聚变释放巨大能量
作为地球生命赖以生存的能量来源，太阳内部随时在进行核聚变。在这一反应过程中，其中心温度只有1500万摄氏度左右。然而在实验室实现可控核聚变，温度却需要达到1亿摄氏度以上。二者为何会有这么大的差异？
中核集团核工业西南物理研究院院长段旭如解释说，太阳的巨大质量导致其具有强大的引力，太阳正是靠这种强大引力约束高温的燃料离子，来实现核聚变反应。
此外，虽然太阳芯部的温度只有1500万摄氏度左右，离子通过碰撞发生聚变反应的几率比1亿摄氏度条件下聚变反应的几率要低得多，理论上在太阳内部单位质量的燃料发生聚变的反应率极低，平均1吨太阳物质只能产生瓦量级的功率。但因为太阳质量非常大，即便发生聚变反应是小概率事件，总体上太阳内部产生的核聚变反应及能量仍非常可观。
目前，在地球上开展的一些可控核聚变研究的等离子体密度只有太阳芯部密度的约千亿分之一，因此必须将等离子体加热到上亿摄氏度高温，才能使聚变反应的发生几率获得较大提升，以便利用少量的聚变燃料就能产生足够多的聚变能量。
以托卡马克为代表的磁约束核聚变是可控核聚变的一种。这一装置利用通有大电流的线圈，在环形真空室内产生强磁场。大量温度超过1亿摄氏度、在高温下电离成由电子和离子组成的等离子体的燃料将沿磁力线做回旋圆周运动，磁场越强回旋圆周运动的半径越小。通过这种方式可将高温等离子体长时间地约束在具有强磁场的环形真空容器内，并且不跟真空室器壁直接接触。在这种极端条件下，燃料离子将发生聚变反应并释放巨大能量。
磁约束核聚变产生的能量主要通过高能量的α粒子和高能量的中子释放出来。其中，高能量α粒子所携带的能量主要用于加热聚变燃料，以维持聚变反应所需的上亿度的高温，而高能量的中子则在环绕真空容器内的包层部件中被慢化，其能量沉积在包层内，并通过热交换的方式由介质将能量导出，把热能输送到装置外部，最后通过汽轮机将热能转化为电能，输送到外电网中以提供能源。
3.为ITER实验运行积累经验
随着目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一——ITER计划的启动，磁约束聚变研究已经从原理探索、大规模实验逐步迈入到反应堆工程物理实验阶段，预计本世纪中叶将实现聚变能源的应用。
ITER是国际上首个反应堆规模的核聚变实验研究设施，也是各国聚变能发展路线图中的关键设施。目前国际上正集中力量完成ITER采购包等任务，并保障资源，确保ITER的成功建设与运行。
现阶段，国际上一方面利用现有的磁约束聚变研究装置，开展聚变等离子体物理、运行及相关技术研究，尤其是与ITER相关的一些先行物理实验及有关技术研究；另一方面正在积极谋划并开展未来聚变堆关键技术的研发。
我国现有的主要磁约束聚变研究装置包括已运行多年的中国环流器二号A装置与EAST两大托卡马克装置，以及华中科技大学的J-TEXT、清华大学的SUNIST、中科大的KTX等实验研究装置。它们均为我国参加ITER建设及为聚变研究领域培养人才作出了贡献。
2020年我国建成的规模大、参数高的先进托卡马克装置中国环流器二号M装置（HL-2M），采用了更先进的结构与控制方式，可实现高密度、高比压、高自举电流运行，特别是具备在兆安级等离子体电流条件下实现多种先进偏滤器位型的独特能力。
“我国将充分利用这些装置，为ITER实验运行积累经验，掌握相关技术，锻炼和培养人才队伍，为我国深度参与ITER计划及未来自主设计建造聚变堆提供重要的技术支撑。”段旭如说。
在地球上开展的一些可控核聚变研究的等离子体密度只有太阳芯部密度的约千亿分之一，因此必须将等离子体加热到上亿摄氏度高温，才能使聚变反应的发生几率获得较大提升，以便利用少量的聚变燃料就能产生足够多的聚变能量。
3月15日，ITER（国际热核聚变实验堆）中国氦冷固态实验包层系统首个项目在中核集团核工业西南物理研究院启动，标志着我国在ITER上开展产氚技术测试进入具体实施阶段。在之前不久，由江西省科研人员自主设计、制造及运行的“人造太阳”实验研究装置——我国首个可实现压缩融合启动等离子体电流的球形托卡马克装置（NCST）正式投入运行并实现首次成功放电。
江西省聚变能与信息控制重点实验室博士钱玉忠介绍，球形托卡马克装置内部安装有两个上下对称的极向场线圈，是我国首个可利用压缩融合方式启动等离子体电流的球形托卡马克装置。江西省将围绕球形托卡马克装置模拟太空辐照环境的特性，积极开展交叉应用研究。
托卡马克是什么原理，为什么能够释放巨大能量？随着托卡马克核聚变装置研究频频传来喜讯，我们距离彻底掌握可控核聚变的奥秘还有多远？
1.克服库仑排斥力是关键
正如我们已经了解的，核能的释放通常依托核聚变和核裂变两种方式进行。
核裂变是将较重的原子核分裂为较轻的原子核并释放能量。二十世纪五十年代初，苏联建成了世界上首座核电站，成功实现了基于核裂变的核能和平利用。
核聚变是将较轻的原子核聚合反应而生成较重的原子核。这个过程伴随着质量损失，根据爱因斯坦质能方程E=mc2，损失的这部分质量会转换成巨大的能量。以目前地球上最容易实现的氘氚聚变反应为例，每公升海水可提取的氘（约0.03克）通过聚变反应可释放出相当于燃烧300公升汽油产生的能量。
然而，由于原子核间均带有正电荷，其相互间受库仑排斥力作用，原子核间距离越近，这种排斥力就越强。只有当相向运动的两个较轻原子核具有足够高的能量时，才能克服库仑排斥力，使得彼此靠得足够近，以便让短程核间吸引力发挥主要作用，最终聚合为一个较重的原子核，并释放出高能量的中子。
相较于核裂变，在地球上要实现核聚变反应，条件非常苛刻。首先要达到上亿摄氏度高温；还要让燃料维持足够高的密度，以提高原子核之间碰撞并发生核聚变反应的几率；此外，高温高密度条件必须维持足够长的时间，才能让核聚变反应得以持续进行。
2.通过磁约束核聚变释放巨大能量
作为地球生命赖以生存的能量来源，太阳内部随时在进行核聚变。在这一反应过程中，其中心温度只有1500万摄氏度左右。然而在实验室实现可控核聚变，温度却需要达到1亿摄氏度以上。二者为何会有这么大的差异？
中核集团核工业西南物理研究院院长段旭如解释说，太阳的巨大质量导致其具有强大的引力，太阳正是靠这种强大引力约束高温的燃料离子，来实现核聚变反应。
此外，虽然太阳芯部的温度只有1500万摄氏度左右，离子通过碰撞发生聚变反应的几率比1亿摄氏度条件下聚变反应的几率要低得多，理论上在太阳内部单位质量的燃料发生聚变的反应率极低，平均1吨太阳物质只能产生瓦量级的功率。但因为太阳质量非常大，即便发生聚变反应是小概率事件，总体上太阳内部产生的核聚变反应及能量仍非常可观。
目前，在地球上开展的一些可控核聚变研究的等离子体密度只有太阳芯部密度的约千亿分之一，因此必须将等离子体加热到上亿摄氏度高温，才能使聚变反应的发生几率获得较大提升，以便利用少量的聚变燃料就能产生足够多的聚变能量。
以托卡马克为代表的磁约束核聚变是可控核聚变的一种。这一装置利用通有大电流的线圈，在环形真空室内产生强磁场。大量温度超过1亿摄氏度、在高温下电离成由电子和离子组成的等离子体的燃料将沿磁力线做回旋圆周运动，磁场越强回旋圆周运动的半径越小。通过这种方式可将高温等离子体长时间地约束在具有强磁场的环形真空容器内，并且不跟真空室器壁直接接触。在这种极端条件下，燃料离子将发生聚变反应并释放巨大能量。
磁约束核聚变产生的能量主要通过高能量的α粒子和高能量的中子释放出来。其中，高能量α粒子所携带的能量主要用于加热聚变燃料，以维持聚变反应所需的上亿度的高温，而高能量的中子则在环绕真空容器内的包层部件中被慢化，其能量沉积在包层内，并通过热交换的方式由介质将能量导出，把热能输送到装置外部，最后通过汽轮机将热能转化为电能，输送到外电网中以提供能源。
3.为ITER实验运行积累经验
随着目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一——ITER计划的启动，磁约束聚变研究已经从原理探索、大规模实验逐步迈入到反应堆工程物理实验阶段，预计本世纪中叶将实现聚变能源的应用。
ITER是国际上首个反应堆规模的核聚变实验研究设施，也是各国聚变能发展路线图中的关键设施。目前国际上正集中力量完成ITER采购包等任务，并保障资源，确保ITER的成功建设与运行。
现阶段，国际上一方面利用现有的磁约束聚变研究装置，开展聚变等离子体物理、运行及相关技术研究，尤其是与ITER相关的一些先行物理实验及有关技术研究；另一方面正在积极谋划并开展未来聚变堆关键技术的研发。
我国现有的主要磁约束聚变研究装置包括已运行多年的中国环流器二号A装置与EAST两大托卡马克装置，以及华中科技大学的J-TEXT、清华大学的SUNIST、中科大的KTX等实验研究装置。它们均为我国参加ITER建设及为聚变研究领域培养人才作出了贡献。
2020年我国建成的规模大、参数高的先进托卡马克装置中国环流器二号M装置（HL-2M），采用了更先进的结构与控制方式，可实现高密度、高比压、高自举电流运行，特别是具备在兆安级等离子体电流条件下实现多种先进偏滤器位型的独特能力。
“我国将充分利用这些装置，为ITER实验运行积累经验，掌握相关技术，锻炼和培养人才队伍，为我国深度参与ITER计划及未来自主设计建造聚变堆提供重要的技术支撑。”段旭如说。
竹林鸟惊鸿算得上是最近很火的一款150元价位区间的绕耳式耳机了，在粉丝和用户的反馈上也没有什么大问题，最主要是便宜，而且可以花极少的钱体验到大牌耳机近千元的豪华配置，今天就客观的谈一谈，到底是喙头还是真的有实力。1.包装与配件自从那款售价几十元的百灵发布以来，竹林鸟在包装盒的设计风格上，大面积采用竹林、仙鹤和山川等中国元素，国风意境很强，就像这款惊鸿，摆脱传统产品图包装的设计束缚，放一张很有意境的水墨画，像件艺术品。包装盒的背面印有耳机参数，不同于我们常见的耳机，它的参数可以具体到音圈和振膜，这点足显专业。揭开内胆，能清晰地看到两个烫银的独立包装盒，先卖个关子我们后面谈。揭开内胆，能清晰地看到两个烫银的独立包装盒，先卖个关子我们后面谈。配件上简直奢侈，惊鸿一共标配7对耳机塞，还有一个帆布耳机包。在200元以内的价位（甚至是200-300元区间），我很少会见到配件有如此强的阵容。有趣的是，两套硅胶耳塞用途不同，如果听人声多就配通透塞，听摇滚和电音多就配均衡塞，只需把耳塞换了就能体验不同的感觉，还有那套灰色的记忆海绵塞，长时间佩戴并不会胀痛，而且隔音效果远大于普通硅胶塞，从这14个耳塞上，我感受到了竹林鸟的贴心。配件上简直奢侈，惊鸿一共标配7对耳机塞，还有一个帆布耳机包。在200元以内的价位（甚至是200-300元区间），我很少会见到配件有如此强的阵容。有趣的是，两套硅胶耳塞用途不同，如果听人声多就配通透塞，听摇滚和电音多就配均衡塞，只需把耳塞换了就能体验不同的感觉，还有那套灰色的记忆海绵塞，长时间佩戴并不会胀痛，而且隔音效果远大于普通硅胶塞，从这14个耳塞上，我感受到了竹林鸟的贴心。2.外观与做工打开天地盖的包装就能看到耳机主体，两颗耳机头对称的埋藏在海绵内胆里，天然石材的纹路很漂亮，从侧面看到的切面光滑平整，应该就是官宣的进口亮光油的原因，有防刮花、防污渍的优点。2.外观与做工打开天地盖的包装就能看到耳机主体，两颗耳机头对称的埋藏在海绵内胆里，天然石材的纹路很漂亮，从侧面看到的切面光滑平整，应该就是官宣的进口亮光油的原因，有防刮花、防污渍的优点。双动圈耳机，就是一个耳机头内有两个动圈单元，市面上很多品牌都有做双动圈耳机，理想状态下，可以通过两个动圈分别控制低频和中频、中频和高频来实现三频均衡的调音，但很多产品都做不好，容易出现中频断档和掩蔽效应。惊鸿就不同了，电子分频器的加入，从原理上解决混响杂乱的情况，不过之前接触电子分频的耳机，还是某千元机，现在国货都这么奢侈了吗？镀银线是我个人觉得很爽的地方，从源头上屏蔽了听诊器效应，而且这种镀银线外包有热缩管，手感和韧性都不错，绕耳的那段也加了弯，能自然的卡在耳廓外。目前惊鸿只有带麦版本，测试了下全民K歌，麦克风录音效果不错，就是三按键是个槽点，仁者见仁智者见智了。对了，通体金属件都是银色铝合金，高级感一下子就出来了。3.声音与表现惊鸿分别搭载了6毫米和8毫米两个动圈单元，阻抗为16Ω，灵敏度101dB，很明显是一款为手机听歌而生的一款HIFI耳机，单论售价，你绝不会认为是中高端产品，但它的性能绝不是低端档次，可与五六百的耳机一较高下，甚至是千元机。这种保留高解析力和高素质调音的HIFI耳机，将阻抗调低，意在与手机融为一体，使得传统的HIFI产品进入寻常百姓家，让很多喜欢听歌的朋友能更好的享受音乐，摆脱器材和售价的烦恼，简单说就是，虽然它属HIFI耳机，但你买来后只需要插入手机，别的不需要管，音质蹭蹭的就上去了，比起手机原装耳机和蓝牙耳机，解析力要高出好几个档次。本次测评使用设备的是iPhoneX和小米10X，旨在模拟最普通的用户及使用场景。耳机例行煲机48小时，试听曲目为《惠威试音碟》（无损）这种保留高解析力和高素质调音的HIFI耳机，将阻抗调低，意在与手机融为一体，使得传统的HIFI产品进入寻常百姓家，让很多喜欢听歌的朋友能更好的享受音乐，摆脱器材和售价的烦恼，简单说就是，虽然它属HIFI耳机，但你买来后只需要插入手机，别的不需要管，音质蹭蹭的就上去了，比起手机原装耳机和蓝牙耳机，解析力要高出好几个档次。本次测评使用设备的是iPhoneX和小米10X，旨在模拟最普通的用户及使用场景。耳机例行煲机48小时，试听曲目为《惠威试音碟》（无损）惊鸿的解析力很强，对于很多细节都能诠释到位，人声和乐器的分离度绝佳，人声并不会被乐器声掩盖，但恰当的乐器声又能带来很强的气氛烘托。人声是一条耳机的精髓，每一位用户都会或多或少的听人唱歌，而这款耳机恰恰把握住了这点，男声深沉却又温暖，女声空灵且甜美，我认为都应该归功于电子分频器的加入。高频的乐器不会有刺耳，但是泛音却很浓，这点在频响曲线上得到了验证。相比较来说，低频应该算是它的短板，说实话下潜一般，但好在量感不错，节奏感蛮强的，低音属于干净明快的类型，质感高级。不过话说回来，调音这个东西本来就是萝卜白菜各有所爱，有人喜欢轰头的重低音，有人喜欢空灵的轻音乐，没有对错之分。况且人家已经在量感上弥补了下潜问题，而且是在一条售价为一百多的耳机身上，个人觉得问题不大。惊鸿的解析力很强，对于很多细节都能诠释到位，人声和乐器的分离度绝佳，人声并不会被乐器声掩盖，但恰当的乐器声又能带来很强的气氛烘托。人声是一条耳机的精髓，每一位用户都会或多或少的听人唱歌，而这款耳机恰恰把握住了这点，男声深沉却又温暖，女声空灵且甜美，我认为都应该归功于电子分频器的加入。高频的乐器不会有刺耳，但是泛音却很浓，这点在频响曲线上得到了验证。相比较来说，低频应该算是它的短板，说实话下潜一般，但好在量感不错，节奏感蛮强的，低音属于干净明快的类型，质感高级。不过话说回来，调音这个东西本来就是萝卜白菜各有所爱，有人喜欢轰头的重低音，有人喜欢空灵的轻音乐，没有对错之分。况且人家已经在量感上弥补了下潜问题，而且是在一条售价为一百多的耳机身上，个人觉得问题不大。还有就是声场大、瞬态强，对于一些演唱会或live版本的歌曲，有很强的还原感，其实我挺不愿意举这个例子的，但是看综艺就是爽，真实！总结：在二百以内的价位区间，能买到如此豪华配置和丰富配件的耳机，之前我是想都不敢想的。不要说索尼铁三角这些大牌，就连国产漫步者做出这种，怎么说也得卖五六百吧？在这个蓝牙耳机这种不成熟技术流行的当下，像竹林鸟这种有民族特色的高性能耳机，才是你用手机享受音乐的高性价比之选。本文部分内容转载于网络，如有侵权，麻烦联系删除！
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