聚变研究之不忘初心  博客记事 2019年7月29日 

昨在乐山做讲座，说的聚变研究之不忘初心。大概有这么几条：

1. 聚变燃料

说到燃料，氘是首选。所谓“海水里有得是”、“取之不尽、用之不竭”，说的就是氘；还有就是氦3 —— 嫦娥计划，氦3这种战略资源是一个要点；当然硼在聚变方面也占重要一席：Tri Alpha这个公司，就是用硼燃料聚变产生三个alpha粒子这一事实来命名的。但无论是氘，还是氦3，或者是硼，其聚变能的获取都有一个巨大的挑战：门槛太高！笔者前面有提到（聚变之路谁先行（4）），DT聚变的截面在目前有希望达到的温度下，比其它燃料要高差不多两个数量级。

2. 热核聚变，还是加速器聚变？

为什么核反应粒子能量都是用“温度”来标示，也就是说都是“热核反应”？

最早的聚变反应确实是用加速器实现的，但反应截面太小，用于加速的能量远远大于核反应产生的能量。那么被加速粒子是否可以重复利用？比如环形对撞？

答案是：否！因为库仑截面（10^-11）>> 核反应截面（10^-16），还没等循环使用，一次对撞就“热化”了，所以只能是“热核聚变”。

这两点在早期聚变研究就清楚了，但是不断有人提出“先进燃料”、以及各种基于对撞的“新概念”，就是因为忘记了“初心”。所以需要不断强调。

还有一点就是位形问题。

简单说就是：从二维位形分析我们知道θ-pinch（相当于电磁学里的无限长螺线管）是绝对稳定的。但是三维空间里，不可能做一个无限长的，只能想办法解决端效应。

一个是“两头堵”，把电流线圈向两端移动，加强两端磁场——得到磁镜位形。

一个是“两头接”，对成一个环形。

磁镜有损失锥。所以环形更好。而且越接近θ-pinch越好：就是极向场越小、环向场越强越好。这就是托卡马克。

环形磁场位形还有一个优点：拓扑稳定。一条磁力线可以铺满整个环面。（单连通封闭面的不行，有两个奇点。所以大家放弃了“球马克”，只剩“球形托卡马克”。）

物理稳定性+拓扑稳定性，这就是托卡马克。其它“先进位形”，都不具备上述优点。

仿星器的事情另外说。