摘要：让一个圆球形的空心容器同时进行纵向和横向旋转，产生的惯性离心力就会使密度大的液态金属均匀的衬垫在球形容器的所有内壁上，中间约束着圆球形的等离子体。本方法能长时间和高密度的约束等离子体，液态金属层起到防止等离子体灼伤反应容器的内壁、屏蔽中子、再生燃料和反射来自等离子体的热辐射的作用。

关键词：可控核聚变；等离子体约束；离心力约束

介绍

人类的终极能源是可控核聚变，但是，点火温度要求最小的氘-氚（D-T）反应为1×10^8k，因此，必须把超高温的等离子体与反应容器的内壁隔离开，以防止超高温等离子体灼伤反应容器的内壁。

主流的等离子体约束方法包括磁约束和惯性约束，但是，磁约束等离子体的压力也很小，典型托卡马克等离子体的压强大约为200-300kPa，因此等离子体密度接近真空，很难实现“能量增益”。氢弹等离子体约束在10⁻6秒，而激光惯性约束等离子体的约束时间通常在10⁻¹⁰秒到10⁻¹¹秒的量级，美国国家点火装置”，首次成功在核聚变反应中实现“能量增益”。实际上，这个所谓的“能量增益”水分很大！维持聚变反应的整个激光系统的能耗高达300兆焦，远超靶丸1.05兆焦的增益部分。因此，惯性约束这条路根本行不通。

利用泵驱动流体，然后由流体的角动量驱动流体旋转产生旋涡腔，可使容器内壁衬垫一层液态金属，以防止等离子体灼伤容器内壁［1］。但是，这种方法无法让容器的所有内壁均匀的衬垫一层液态金属层，也不能长时间约束等离子体，并且旋转的液体会搅动等离子体导致快速热损失，造成点火困难。

在这里，我们提出了一种利用惯性离心力来约束等离子体的新概念［2］，有可能实现对等离子体实现长时间和高密度的约束。如图1（a）和（b）所示，反应容器（1）设置着转轴（2）和转轴（3），由电机驱动转轴（2）和转轴3使反应容器（1）同时进行纵向和横向旋转。反应容器（1）是一个圆球形的中空容器，由纵向和横向旋转产生的惯性离心力，会使液态金属均匀的衬垫在反应容器的耐压壳体（4）的所有内壁上，形成了液态金属层（5），由此，等离子体就会被约束在反应容器中心，形成一个圆球形的超高温等离子体（7）。

图1

用铅-锂或单质锂构成的液态金属层（5），除了能防止等离子体灼伤反应容器的耐压壳体（4）的内壁、反射来自等离子体的热辐射和带走核反应产生的热量外，也能屏蔽中子和再生核燃料。

由于液态金属层（5）与等离子体（7）边缘接触，液态金属层（5）的表面会汽化产生一层气态金属层（6），由于气态金属层（6）的温度梯度从外到内增加，从而导致密度梯度从外到内减小，这样，气态金属层（6）就无法通过对流传热，使气态金属层（6）对等离子体（7）起到隔热保温的作用。

结论

综上所述，利用惯性离心力来约束等离子体的可控核聚变概念，是个有前途的方向，有必要进行实验验证。

参考文献

［1］ Peter Lobner.The Fork in the Road to Electric Power From Fusion：https://lynceans.org/wp-content/uploads/2021/02/General-Fusion_Canada-converted.pdf

［2］ 黄必录.用离心力来约束等离子体以实现受控核聚变，Chinese Patent Application No.：201010192793.3