加入核武器的原料，这个聚变反应堆或将代表能源的未来

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Z装置的脉冲电流形成的强磁场压缩燃料元件发生聚变反应

“这相当于释放出了三只炸药的能量”，该工程的一名项目经理迈克·库尼奥（Mike Cuneo）说。“点火之后，装置会留下一个一英尺宽的火山口。”

目前， 物理学家准备在燃料中加入用于热核武器的稀有原料 ，这一抉择虽有风险却颇有成效。

从最近几年发表的有关聚变堆的计算、模拟和试验结果可以看出，相比与激光和托克马克聚变装置，Z装置更有希望率先实现自持聚变反应，并且其成本也相对较低。

目前，Z装置聚变燃料主要以氘元素为主，氘-氘反应释放能量相对较少。今年8月，研究人员向燃料中添加了少量氚，未来5年氘-氚（DT）比例会逐渐提升到1比1。

氘-氚反应所释放的中子量是氘-氘反应的60至90倍，并且中子与α粒子的能量也是后者的4倍多。随着燃料中氚比例增多，反应所释放能量也相应增大。

世界上其他一些聚变堆燃料也是用这种方法。比如位于英国阿宾登（Abingdon）的托克马克装置欧洲联合环流器（Joint European Torus，JET），它在1997年进行的氘-氚聚变反应释放出了16兆瓦的电力，但持续时间还不到一秒。

目前，JET依然是聚变堆输出能量的记录保持者。对JET能量输出影响最大的是反应堆内的石墨器壁。“石墨壁像海绵一样，吸收了70%的氚，”萨维尔·利托顿（Xavier Litaudon）回忆道。利托顿是牛津大学ITER项目负责人，他目前正为2019年新一轮JET氘-氚反应募集资金。

位于法国卡达拉什（Cadarache）的国际托克马克聚变装置ITER目前仍然在建，它的最终目标就是用氘-氚反应净能量输出。但ITER的预算已经超标，预期目标也没能实现。

托克马克与Z装置原理不同：前者是利用环形磁场来约束高温等离子体，属于磁约束；后者利用燃料的惯性与强电流形成的磁笼，在微秒时间范围内发生剧烈反应，属于磁-惯性约束。这种反应原理与加州的劳伦斯利物莫国家实验室（LLNL）的国家点火装置（National Ignition Facility ，NIF）类似，所不同的是NIF用万亿瓦功率的激光来诱发聚变反应。

桑迪亚和NIF的聚变装置没有石墨壁，所以科学家们不必担心氚燃料会像托克马克装置一样被吸收。据库尼奥介绍，相较于NIFTY，Z装置磁场可以约束α粒子，将更多能量用于维持聚变反应。

目前世界上仅有3个氘-氚聚变堆，Z装置是其中之一。其中一个原因是成本问题。每克氚价格上万美元，因为氚没有自然存储，只能作为裂变反应副产品而获得。

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