聚变知识书 › 第 04 章 · 技术路线总览
技术路线总览
托卡马克、仿星器、惯性约束、FRC——谁离电站最近
本章要点：主流分"磁约束"与"惯性约束"两大家族；商业公司集中在磁约束内部做"小型化 + 高场强"创新；路线选择的本质是"物理风险 × 工程复杂度 × 成本"的权衡。
4.1磁约束家族
| 路线 | 原理 | 优点 | 难点 | 代表 |
|---|---|---|---|---|
| 托卡马克 | 环形轴对称磁笼 + 等离子体电流 | 约束性能最好、数据最多 | 需电流驱动、有失稳 | ITER、EAST、JET |
| 球形环 ST | 小纵横比紧凑托卡马克 | 单位体积效率高 | 中心柱热负荷 | MAST-U、星环聚能 |
| 仿星器 | 三维扭曲线圈、无等离子体电流 | 天然稳态运行 | 线圈制造极其复杂 | W7-X、HSX |
| 场反位形 FRC | 直线型高 β 位形 | 结构简单、体积小 | 稳定性历史包袱 | TAE、Helion |
4.2惯性约束
用激光（NIF）或粒子束瞬间压缩毫米级燃料靶丸，在燃料飞散前完成聚变——"内爆"。优点是物理已被 NIF 点火验证；难点在重复频率与靶丸量产：电站需要每秒多次、成本几元级的靶丸和百倍效率的驱动器，这是另一场工程长跑。
4.3混合与其他
磁化靶聚变（General Fusion：活塞压缩等离子体）、Z 箍缩（Zap Energy：剪切流等离子体枪）等走"中间路线"，用更廉价的驱动换更低的温度门槛。这些路线资本开支低，但物理成熟度数据较少。
4.4为什么"高温超导"改变了格局
约束性能随磁场急剧上升（托卡马克功率密度 ~B⁴）。REBCO 高温超导带材把可用场强从 ~6 T 推向 20 T 量级，意味着同样性能的装置体积可缩小数十倍、建设周期从"国家级三十年"压缩到"公司级数年"。这是 2020 年代私营聚变融资潮的技术起点——详见第 5 章。全球主要公司对照见产业数据库。