聚变知识书 › 第 03 章 · 指标与点火

指标与点火

Q 值、三重积、点火与燃烧等离子体——看懂里程碑新闻的钥匙

3.1Q 值：科学 Q ≠ 工程 Q

科学 Q = 聚变输出功率 ÷ 注入等离子体的加热功率。2022 年 12 月美国 NIF 首次实现 Q>1（2.05 MJ 输入激光获得约 3.15 MJ 聚变能，据 LLNL 公布），是里程碑——但它不把激光器自身耗电（约百倍于注入能量）计入。工程 Q 才是电站口径：所有系统耗电都算进去。聚变电站需要工程 Q 显著大于 1，这仍是未来十年的主战场。

3.2三重积的直觉

密度 n × 温度 T × 约束时间 τ：要么又密又热（磁约束），要么极度压缩瞬时完成（惯性约束）。60 年来三重积提升曲线与摩尔定律类似——每十年提高约两个数量级，但绝对值距商业堆仍差约一个量级，这正是"示范堆（Demo）阶段"要补的课。

3.3点火与燃烧等离子体

当 α 粒子自加热超过所有外部加热，等离子体进入燃烧态；完全不需要外部加热即"点火"。ITER 目标 Q=10（非点火但强燃烧），NIF 演示了惯性路线的点火。燃烧等离子体是新物理区：自加热改变输运行为，控制更难。

3.4商业化指标

• 长脉冲/稳态：从秒级到周月级连续运行（EAST 的长脉冲纪录方向）；
• 可用率：电站要 ~90% 以上在线率，换包层/偏滤器的遥操作维护速度决定经济性；
• 氚自持：TBR>1（见第 7 章）；
• LCOE：平准化度电成本——资本密集 + 高可用率 + 长寿命才可能竞争。