如何评价中物院完成Z箍缩聚变—裂变混合反应堆概念设计？ 第1页

Z箍缩的原理很简单，向柱形导体提供一个轴向的极大电流（电流非常大，即使是固体导体在大电流加热加速下也会变成等离子体），电流会产生一个角向的磁场，载流子在该磁场洛伦兹力作用下向心约束。Z箍缩主要用于研究等离子体，也作为X射线源来使用，Z箍缩约束氘氚等离子就可以作为一个受控核聚变装置。聚龙一号就是国内最大的Z箍缩装置。

Z箍缩是最近十年才高速发展，被认为可以作为实现受控核聚变的一个选项的。目前最大的Z箍缩实现了26MA（美国），离实现受控核聚变的理论值50MA不远，正在设计的装置已经可以达到。

聚变最容易实现的是氘氚聚变，其约束条件相对而言是最容易达到的，但是氚很贵，必须靠人工核反应生产，需要提供中子对锂辐照来产生，还好氘氚聚变反应有中子产生，可以用这个中子来生产氚，麻烦就是这个中子的能量很高，达到14MeV，给聚变堆设计带来很大麻烦。

但是，还有这样一个问题：用中子生产一个氚核，这个氚核和氘核聚变释放的能量只有17.6MeV，而用这个中子去轰击一个可裂变的重核（不光是铀235这样的易裂变核素，在一般反应堆中难以利用铀238在这么高能量的中子面前也是可以被打裂变的），可以释放出200MeV左右的能量，并且有3~4个中子产生。如果把增殖氚的包层，做成一个次临界反应堆，这样一个聚变-裂变混合反应堆可以产生比聚变功率大11倍左右的总功率。聚变部分是需要消耗能量约束的，即使聚变产生能量和约束能量的比值较小，通过裂变包层也可以实现很高的能量放大，经济性更好。并且这样一个聚变-裂变混合反应堆可以利用一般聚变堆难以利用的可裂变核素比如铀238、钍232，而且氚的增殖效率也高得多。高能中子还可以用来嬗变销毁裂变核电厂的核废料，使其变成半衰期短得多的新核素，从而免去地质处置，

当然聚变-裂变堆的缺点也在裂变部分，尽管聚变-裂变堆的裂变部分是次临界的，不存在反应堆功率失控的问题，安全性好于常规的裂变堆；但是仍然含有比单纯的聚变堆-氚生产设计有大得多的放射性——当然纯聚变堆也有相当数量的放射性需要管理，但放射性的半衰期要短，总量也要小一些。

为了实现冷却和氚增殖，必须用锂或者锂合金作为冷却剂，反应堆的温度高于现有的裂变反应堆，加上高能中子的存在，结构上材料上的困难很大，当然纯聚变堆也面临类似的问题。