点火之后的物理：氘氚聚变燃烧   博客记事 2017年7月15日   北京 云 轻霾

和做惯性约束的同行谈，得知他们已经开始部署“点火（ignition）之后”的物理研究。

“点火”之后，自然就是“燃烧”。国内外磁约束聚变界谈“燃烧等离子体物理”（burning plasma physics）已经有十几年了。但是基本上还是只有“燃烧产物”（alpha粒子），避而不谈“燃料”（氘氚离子）—— 所用模型，背景等离子体仍然是单一种类的离子（一般是质子，即氢离子）和电子组成。目前未来聚变堆的物理和工程设计，也是基于利用这种“无聚变”等离子体模型发展起来的大规模数值模拟code。

这种模型设计出来的托卡马克运行模式，对于燃烧率比较低（~0.3%）的ITER等离子体来说，还是可接受的近似：毕竟运行模式是基于等离子体平衡，而低燃烧率氘氚聚变过程则可以作为扰动来处理。但是对于目标为氚自持的高燃烧率（>3%）等离子体来说，这种近似就太粗糙了。

特别是在聚变燃烧阶段，粒子的轫致辐射、回旋辐射引起的能量损失不可忽略（Lawson判据里用来计算加热功率的依据就是平衡这些辐射损失）。这一效应对能量约束和平衡的稳定性都会产生重要影响，甚至会直接诱发快速发展的磁流体不稳定性。

补充燃料的大规模加料过程，不仅会产生粒子分布剖面的畸变，而且这种大规模向芯部运动的、温度很低的粒子如果在“路上”没有被加热到背景等离子体温度，会直接导致破裂。

这种极其重要的基本问题，在聚变堆设计过程中必须解决。至少也要做到心中有数。

经常听人说聚变的“30年魔咒”、“50年魔咒”，不走，怎么打破？

这一步必须迈出去！