特种兵：我在海外建立了一个基地 相关资料四

可控he聚变用于航天引擎的应用方式——

在聚变引擎中，有三种类型的能量来自聚变反应：

等离子体热能：当聚变燃料进行聚变时，燃料原子被电离成有用的热等离子体离子，这里包含了大部分的融合能量，也是容易使用的能量。

中子能量：许多聚变反应或副反应会产生致命的中子辐射。它对人类是致命的。它可以导致发动机部件中子脆化和中子活化。中子能量被认为是被浪费的能量。

轫致辐射能量：发生在从he聚变反应的热等离子体中的离子与电子碰撞时。有用的等离子体热能被转换成无用的、危险的X射线加冷离子，这也被认为是浪费能源。

同时，根据需求不同，聚变火箭也有不同的工作模式，以磁镜为例：

纯聚变火箭：只使用等离子体热能，而且只将聚变产品作为推进工质。中子和轫致辐射能量被浪费。这种模式具有最高的排气速度和比冲，最低推力和推进剂质量流量。

聚变加力燃烧火箭：也只使用等离子体热能，但增加了一部分等离子能量加热额外的冷工质，中子和轫致辐射能被浪费了。

双模式聚变火箭：除了使用等离子体热能，也使用了中子和轫致辐射能加热冷反应质量。此外，双模式可以切换到纯融合模式。这种模式具有最高的最低推力/推进剂质量流量和排气速度/比冲。

纯聚变火箭使用聚变产品本身作为工质。聚变加力燃烧火箭和双模式聚变火箭通过附加的加力燃烧室（等离子热能量，中子的能量，和轫致辐射能量）加热附加工质。所以比起纯聚变模式来，聚变加力燃烧模式和双模式聚变有更大的推力和更小的比冲。

聚变反应温度非常高，需要约束反应体系。不同聚变火箭的区别就主要在于约束方式

方案1：环形聚变。

使用最简单的D-T聚变反应，燃料是氢的同位素氘和氚的混合物。然而这种反应是“肮脏的”，只有20%的反应能量是由带电粒子（α粒子）携带的，可以用发电或推进力。剩余的能量（大部分是中子辐射）不仅不能被周围的冷等离子体夹层吸收，反而会使反应堆壁的材料发生中子俘获，破坏堆壁的材料的物理性质

优点是技术相对于比较成熟，比较容易实现

缺点就像题主说的那样，太笨重。而且燃料中的氚容易衰变，无法储存太久，最佳的办法是在反应室的内壁上涂上一层Li-6，让其收到聚变产生的高能中子轰击后产生氚，然而这套装置又会增加引擎的重量

方案2：线性聚变（磁镜）

也称为“开放磁约束”。

和上面的方案一样，也是磁约束，不同之处在于约束装置的形状不是环形，而是圆筒形。高热的等离子体被束缚在一个圆柱形的空间内，轴向由两个更强的像“镜子”一样的磁场约束（“磁镜”的由来），在排气口的反射镜较弱，所以热核聚变反应产品从喷嘴射出。Santarius博士提出“推力驱动一端细胞更大力增加轴向约束，最终产生，从而平衡等离子体的损失。

Santarius博士认为对于“磁镜”来说，聚变燃料氘-氦3是最好的选择。氘-氘反应具有较低的功率密度。氘-氚反应放出大量致命中子，需要更多的辐射屏蔽质量。氢-硼反应太难点燃，产生的几乎所有能量都转化成热轫致辐射而不是更理想的高速带电粒子。氦-氦3反应也太难点燃。

方案3：激光惯性约束聚变

这种引擎将细小的，包含了氘氚复合芯的靶丸从储存箱射出。在目标位置，一连串的激光模块射击这个靶丸，将其变成一个微型的“氢dan”，并借由超导线圈提供12T的磁场将爆炸产生的热等离子体定向的喷出，变成推力。

优点是结构重量比一般的磁约束方案轻，推重比高

）

缺点是，约75%的聚变能量被浪费，没有产生推力（逃逸中子和X射线）。但剩下的25%足以给飞船增加200km/s的V（磁镜只有约4%的能源浪费）。

方案4：Z箍缩聚变

电流在流过柱形导体（等离子体、导电物质）时，会产生角向磁场，并作用于载流子从而形成向内的径向压力。当电流达到一定程度时，可产生巨大的磁压力，用于约束等离子体或使物质向内加速、碰撞，可获得高温、高密度的等离子体状态，而这正是聚变反应所需要的。

方案5：磁—惯性聚变

利用核聚变，主要方法有磁约束和惯性约束两种。磁约束使用的是磁场，惯性约束是聚变炸弹爆炸的方式。作为推进系统，两者都有很多缺点。

磁约束需要巨大的电磁铁。该技术还具有等离子体不稳定性问题至今难以解决。

惯性约束核炸弹的效果很好，但要做成一个足够小的装置，也难以解决。压缩激光或粒子束效率低，需要大量的多余功率，让所有的光束在同一瞬间工作也是一个挑战。

而且这两种方法都有一个问题，得到的聚变反应能加热额外的推进剂，当然这样比冲不高。聚变直喷需要用聚变产物作为推进剂，然而这两种方案提供的等离子体（聚变产物）都很少，因此产生的推力也不高。

(a，b)等离子体发生器产生一团FRC（场反向位形）等离子体，并注入反应室。同时注入反应室的是“衬垫”。内胆是覆锂的铝箔圈，半径约0.2米。每个将有0.28公斤至0.41公斤。

(c)等离子体在电磁铁产生的磁场的约束下，来到一个反应室的“瓶颈”处（半径约5厘米），并被磁场以约3km/s的速度挤压。压缩的等离子体发生聚变反应。

锂位于反应和室壁之间，保护墙壁。它还吸收了大量的辐射，保护船员。锂也是推进剂。由于它紧紧围绕反应，它能非常有效的将得到的能量用于产生推进剂。

(d)电离的锂（加上燃烧的聚变燃料）通过磁约束喷嘴喷出，提供推力。

优点：由于这是一个开放的循环系统，反应的热量被排出的等离子体散出，所以航天器只需要加一个不大的散热器。节省重量。运行的磁铁的能量可以由太阳能电池阵列提供。

由于压缩是有效的，这将与聚变燃料的几种类型：D-T、D-D、和D-3He。D-D可能是首选，因为氚放射性与短的半衰期，和3He是罕见的。()