主题：【原创】热核聚变笔记 -- 滕诺

纠正，先谢谢一声

原子也是由质子中子和电子组成，组成时会放出能量，这个能量称为原子的结合能，同时损失一部分原有的总体质量，这个质量损失和结合能是按照那个著名的爱因斯坦的能量＝质量与光速的平方的公式的。

如果原子组成之后，尤其是原子核形成后，要打开这个原子需要与结合能相同的能量，这个有点类似于化学反应与逆反应。

而结合能最大的不是重核，如著名的铀235，也不是轻核如氢，而是质量中等的原子核，于是重核裂变成中等核有能量放出（先有外来的中子轰击，带来的能量高于重核的结合能，于是重核裂变，在形成中等核时放出的结合能高于重核+外来的中子能，于是裂变能量就产生了），而轻核聚变成中等核也有能量放出（在极高温和极高压下，轻核聚变成中等核，也是轻核解体的结合能小于中等核形成时释放的结合能，于是聚变能就产生了）。

氘核包含一个质子一个中子、氚核包含一个质子两个中子，而氦核包含两个质子两个中子，所以反应同时必须释放一个中子，伴随大量的能量。

假设连续自持核聚变在等离子体环核心一毫米以内发生，姑且叫它临界距离。在临界距离上，等离子温度应该仅略低于聚变临界温度。那么，不论用任何材料，都必须能够维持从聚变临界温度到室温，也就是大约一亿度的温差。抬头看看太阳我就知道这样的材料当然是不存在的，或者远超当今人类知识水平。即使约束水平大幅度提高，将聚变环束的直径缩小到一微米乃至一纳米，仍然不改变这个一亿度温差。所以我认为关键问题是什么样的材料和结构才能够在一个有现实意义的径向距离上维持一亿度的温差，即找到并合理实现一个巨大的径向温度梯度。

我这外行看来，最简单的办法是加大约束环壳体。比如说，径向两百米(这个聚变堆将无比巨大...)，那么梯度变为每米一百万度，仍然很陡，但总比每米一亿度好多了。考察内燃机的结构，虽然燃烧过程被合金或陶瓷壳体约束，但是机体本身得到冷却系统的强力支持。否则内燃机很快就烧得通红。那么，假如约束环内有一个制冷机制，比如逐次向外，径向对流的等离子和气体和液体(比如，水...)，多层传导散热，实际上就不需要去找耐受万度高温的材料。简单地说，我的设想是把无解的耐高温问题分解转换为起始点火问题和多凝聚态稳定性维持问题。

我设想中的装置是这样运行的。首先当然是抽真空，加磁约束，注入氘氚燃料，加热，直至发生高能中子。这时调整燃料磁场等等，目的是获得长延时的稳定聚变反应。当我们小心地向环形腔注入微量水蒸气，可以想象，一部分水蒸气将被瞬间电离。如果此时聚变功率足够大，绝大部分新生等离子体和水分子将被辐射压缩到内壁。如果磁场又足够强，那么极少的高能离子可坍缩至约束等离子体环，在内壁至核心仍然动态维持着一个的高真空区。反应器可能要承受爆炸式的瞬时高压，但我认为这并不超越现有技术水平。当压力稳定之后，就可以小心地向反应器内灌水和向外导水，在内壁上形成连续水层，作为一级冷却水，吸收高能中子，向二级冷却水传热发电。那已经是成熟技术。简单描画这个设想中的反应器由外自内是，高温液态水层、高温水气层，高温电离层，坍缩真空区，约束等离子区，结构在动态上相对稳定。