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核聚变技术路线
现阶段聚变研究主要分为磁约束、惯性约束与先进概念等多条技术路线。不同方案在能量增益、装置复杂度与商业化时间上各有优劣，以下对核心路线进行概览与对比。
主流方案对比
| 技术路线 | 核心特点 | 代表装置 / 公司 | 关键挑战 |
|---|---|---|---|
| 托卡马克 | 环形磁约束，脉冲放电，可实现长时间高温等离子体。 | ITER、EAST、SPARC、JT-60SA | 大规模工程复杂、对材料和超导磁体要求高。 |
| 仿星器 | 三维磁场设计，天然稳态运行，无需大电流驱动。 | Wendelstein 7-X、Helically Symmetric Experiment | 磁体形状复杂，制造与校准成本高。 |
| 惯性约束聚变 | 使用激光或粒子束快速压缩燃料丸，瞬时点火。 | NIF、Laser Mégajoule、LaserNetUS | 目标对称性、驱动效率与重复频率尚待突破。 |
| 场反转位形（FRC） | 紧凑线圈产生闭合磁场，装置体积小，可脉冲运行。 | TAE Technologies、Helion Energy | 等离子体稳定性与能量增益尚未验证。 |
| 球形托卡马克 | 低纵向磁场需求、紧凑设计，提高单位体积功率密度。 | MAST-U、NSTX-U、Tokamak Energy ST40 | 中性束注入空间有限，磁体工程密度大。 |
关键支撑技术
- 高温超导磁体：提供更强磁场并减少冷却成本，是紧凑聚变装置的核心部件。
- 等离子体加热与控制：射频加热、波加热、中性束注入等手段协同，配合实时反馈系统提升稳定性。
- 聚变堆材料：面向高热流与高中子环境的第一壁、偏滤器与结构材料研发。
- 氚燃料循环：自持氚增殖与在线纯化系统是实现商业化的先决条件。
下一步研究方向
未来十年将重点验证高场紧凑托卡马克、先进仿星器优化、激光点火重复频率提升以及新型燃料循环方案。伴随超导材料、大功率驱动器与数字孪生技术的发展，聚变装置的设计迭代速度将进一步加快。