科普：可控核聚变（2 / 2）

早在50年前，两种约束高温反应体的理论就产生了。

一种是惯性约束，这一方法把几毫克的氘和氚的混合气体装入直径约几毫米的小球内，然后从外面均匀射入激光束或粒子束，球面内层因而向内挤压。

球内气体受到挤压，压力升高，温度也急剧升高，当温度达到需要的点火温度时，球内气体发生爆炸，产生大量热能。

这样的爆炸每秒钟发生三四次，并持续不断地进行下去，释放出的能量就可以达到百万千瓦级的水平。

另一种就是磁力约束，由于原子核是带正电的，那么磁场只要足够强大，你就跑不出去。

建立一个环形的磁场，那么原子核就只能沿着磁力线的方向，沿着螺旋形运动，跑不出发生反应的范围。

而在环形磁场之外的一点距离，还可以建立一个大型的换热装置（此时反应体的能量只能以热辐射的方式传到换热体）。

然后再使用人类已经很熟悉的方法，把热能转换成电能就是了。

为实现磁力约束，需要一个能产生足够强的环形磁场的装置，这种装置就被称作“托克马克装置”——TOKAMAK。

也就是俄语中是由“环形”、“真空”、“磁”、“线圈”的字头组成的缩写。

早在1954年，在原苏联库尔恰托夫原子能研究所就建成了世界上第一个托卡马克装置。

貌似很顺利吧？

其实不然，要想能够投入实际使用，必须使得输入装置的能量远远小于输出的能量才行，我们称作能量增益因子——Q值。

当时的托卡马克装置是个很不稳定的东西，搞了十几年，也没有得到能量输出。

直到1970年，前苏联才在改进了很多次的托卡马克装置上第一次获得了实际的能量输出。

不过要用当时最高级设备才能测出来，Q值大约是10亿分之一。

别小看这个十亿分之一，这使得全世界看到了希望，于是全世界都在这种激励下大干快上，纷纷建设起自己的大型托卡马克装置。

什么是“超托卡马克装置”呢？

托卡马克装置的核心就是磁场，要产生磁场就要用线圈，就要通电，有线圈就有导线，有导线就有电阻。

托卡马克装置越接近实用就要越强的磁场，就要给导线通过越大的电流。

这个时候，导线里的电阻就出现了，电阻使得线圈的效率降低，同时限制通过大的电流，不能产生足够的磁场。

托卡马克貌似走到了尽头。

幸好，超导技术的发展使得托卡马克峰回路转，只要把线圈做成超导体，理论上就可以解决大电流和损耗的问题。

于是，使用超导线圈的托卡马克装置就诞生了，这就是超托卡马克。