美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室研究人员提出先加热后压缩等离子体的点火新路径，可大幅降低可控核聚变所需的能量。
为了实现人类梦寐以求的清洁能源，70多年来科学家一直在探索可控核聚变点火条件。传统理论长期依赖著名的Lawson判据，用它确定等离子体保持高温高密度的门槛。然而，这一经典公式只给出了目标，却没有指明最省力的到达路径。
美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室的研究团队Luis Delgado-Aparicio、Masayuki Ono和Jonathan Menard提出了全新计算模型。他们把核聚变点火比作翻越一座高山。过去多数方案选择正面硬刚，先将等离子体压缩到极高密度，再注入海量能量强行爬坡。而新团队发现，如果改变顺序，先将等离子体加热到超高温度，随后再实施压缩，就能绕开高耸的山峰，沿着低矮的山谷轻松穿过。
物理学中把这个隐秘的山谷通道称为Cordey鞍点。在理想状态下，当反应产生的聚变功率达到外部加热功率5倍(即Q=5)时，就能抵达这个关键节点。但现实中的反应堆远比理论复杂。研究人员在计算中首次综合考量了4个关键现实因素：核聚变产生的氦灰稀释燃料、反应堆内壁杂质污染、电子在磁场中运动产生的同步辐射，以及高温下的热量散失。
计算结果揭示了一些令人震惊的隐患。以下一代反应堆内壁常用的耐高温金属钨为例，哪怕只有万分之一的钨原子混入等离子体，点火所需的压力就会直接翻倍。如果放到3D真实空间模型中评估，所需压力甚至会超出等离子体稳定维持的极限。这说明极其微量的杂质就可能彻底毁掉某种反应堆设计。
不过，研究也带来意外喜悦。原本看似有害的热量散失，反而能在反应堆中扮演自我调节器，防止热量剧烈堆积导致的失控，让持续燃烧更加平稳。此外，在反应堆内壁涂抹液态锂，或者采用自旋极化燃料，都能有效阻挡杂质并提升反应效率。
虽然这一先热后压的新路径仍需未来计算机模拟和实验验证，但它为设计更高效、更实用的核聚变反应堆指明了清晰的方向。
原文：https://www.sciencedaily.com/releases/2026/10/261008005242.htm