سوخت، دوترون، دوترونی، D3He

هلیومی به همراه باز گرمایش 37
شکل2-4- اثر TTD و∝ بر روی بیشینه بازده چرخه 39
شکل2-5- حساسیت بازده چرخه به پارامتر های چرخش 41
شکل3-1- سطح مقطع اتاقک HAPL. 48
شکل 3-2- طرحی از زیر نمونه پوشش لیتیوم خود- خنک کننده 50
شکل 3-3- تغییر شعاعی گرمایش هسته ای در مولفه های پوشش لیتیومی 50
شکل 3-4- طرحی از پوشش زایش جامد 52
شکل 3-5- تغییر شعاعی گرمایش هسته ای در اجزای پوشش SB 54
شکل 3-6- طرح کلی از مفهوم پوشش DCLL 54
شکل 3-7- تغییر شعاعی گرمایش هسته ای در پوشش DCLL 55
شکل4-1:تغییرات دو بعدی سهم توان توقف الکترونها بر حسب انرژی دوترون به ازای دماهای متفاوت الکترونی برای سوخت DT ویا D3He در ρ=300gcm-3 و تابع پله ای 0 67
شکل4-2-تغییرات دو بعدی سهم توان توقف دوترونها بر حسب انرژی دوترون به ازای دماهای متفاوت دوترونی برای سوخت DT ویا D3He در ρ=300gcm-3 . 67
شکل4-3- تغییرات دو بعدی سهم توان توقف تریتونها بر حسب انرژی دوترون به ازای دماهای متفاوت تریتونی برای سوخت DT در ρ=300gcm-3 . 68
شکل4-4- تغییرات دو بعدی سهم توان توقف هلیوم ها بر حسب انرژی دوترون به ازای دماهای متفاوت هلیومی برای سوخت D3He در ρ=300gcm-3 68
شکل 4-5-شکل تغییرات سه بعدی سهم توان توقف الکترونها بر حسب انرژی دوترونی و دماهای الکترونی مختلف برای سوخت DT و یا D3He به ازای ρ=300gcm-3 و تابع پله ای0. 69
شکل 4-6-شکل تغییرات سه بعدی سهم توان توقف دوترونها بر حسب انرژی دوترونی و دماهای دوترونی مختلف برای سوخت DT و یا D3He به ازای ρ=300gcm-3. 69
شکل 4-7- شکل تغییرات سه بعدی سهم توان توقف تریتونها بر حسب انرژی دوترونی و دماهای تریتونی مختلف برای سوخت DT به ازای ρ=300gcm-3 70
شکل 4-8- شکل تغییرات سه بعدی سهم توان توقف هلیوم ها بر حسب انرژی دوترونی و دماهای هلیومی مختلف برای سوخت D-3He به ازای ρ=300gcm-3 70
شکل4-9- تغییرات سه بعدی سهم توان توقف الکترونها بر حسب تغییرات انرژی دوترونی و دمای الکترونی برای سوخت D-T و یا D3He با ازای سه چگالی سوخت متفاوت و تابع پله ای 0. 71
شکل4-10- تغییرات سه بعدی سهم توان توقف دوترونها بر حسب تغییرات انرژی دوترونی و دمای دوترونی برای سوخت D-T و یا D3He با ازای سه چگالی سوخت. 71
شکل4-11- تغییرات سه بعدی سهم توان توقف تریتونها بر حسب تغییرات انرژی دوترونی و دمای تریتونی برای سوخت D-T با ازای سه چگالی سوخت. 72
شکل4-12-تغییرات سه بعدی سهم توان توقف هلیوم ها بر حسب تغییرات انرژی دوترونی و دمای هلیومی برای سوخت D3He با ازای سه چگالی سوخت. 72
شکل 4-13 سیم پیچ های پیچیده شده در اطراف قسمتهای سوار نشده 75
شکل 4-14 تغییرات دو بعدی سهم توان توقف الکترونها و یونها 79
شکل 4-15- تغییرات دو بعدی لگاریتم کولنی الکترونها بر حسب انرژی دوترون در دماهای مختلف مربوط به سوختDT یا D3He به ازای ρ=300gcm-3.. 82
شکل 4-16- تغییرات دو بعدی لگاریتم کولنی دوترونها بر حسب انرژی دوترون در دماهای مختلف مربوط به سوختDT به ازای ρ=300gcm-3.. 83
شکل 4-17-تغییرات دو بعدی لگاریتم کولنی تریتونها بر حسب انرژی دوترون در دماهای مختلف مربوط به سوختDT به ازای ρ=300gcm-3.. 83
شکل 4-18-تغییرات دو بعدی لگاریتم کولنی هلیوم ها بر حسب انرژی دوترون در دماهای مختلف مربوط به سوخت D3He به ازای ρ=300gcm-3.. 84
شکل 4-19-تغییرات سه بعدی لگاریتم کولنی مربوط به الکترونها بر حسب انرژی دوترون و دمای الکترونی برای سوخت DT یا D-3He به ازای ρ=300gcm-3. 84
شکل 4-20-تغییرات سه بعدی لگاریتم کولنی مربوط به دوترونها بر حسب انرژی دوترون و دمای دوترونی برای سوخت DT یا D-3He به ازای ρ=300gcm-3 85
شکل 4-21- تغییرات سه بعدی لگاریتم کولنی مربوط به تریتونها بر حسب انرژی دوترون و دمای تریتونی برای سوخت DT به ازای ρ=300gcm-3. 85
شکل 4-22-تغییرات سه بعدی لگاریتم کولنی مربوط به هلیوم ها بر حسب انرژی دوترون و دمای هلیومی برای سوخت D-3He به ازای ρ=300gcm-3 86
شکل 4-23- تغییرات برد کل بر حسب انرژی دوترونی در دماهای متفاوت مربوط به سوخت DT به ازای ρ=300gcm-3 88
شکل 4-24 :تغییرات برد کل بر حسب انرژی دوترونی در دماهای متفاوت مربوط به سوخت D3He به ازای ρ=300gcm-3 88
شکل 4-25- 90
شکل 4-26 91
شکل4-27 تغییرات دو بعدی ND بر حسب ED 91
شکل4-28-شکل دو بعدی تغییرات (MeV)ED بر حسب زمان (s) 92
شکل4-29- شکل دو بعدی تغییرات ND بر حسب t(s) 92
شکل4-30- شکل دو بعدی تغییرات PD(t) بر حسب t(ps) 94
شکل 4-31- شکل سه بعدی تغییرات توان بجا گذاشته شده باریکه دوترون بر حسب دمای توزیع دوترون و زمان در سوخت 94
شکل 4-32- 98
شکل 4-33- احتمال وقوع واکنش های حرارتی برحسب انرژی دوترون در دماهای مختلف سوخت DT 99
شکل 4-34- احتمال واکنش های حرارتی برحسب انرژی دوترون در دماهای مختلف سوخت D3He 100
شکل 4-35- تغییرات لگاریتم کولنی بر هم کنشα-e بر حسب انرژی ذره آلفا و دمای الکترون 101
شکل 4-36- انرژی بجاگذاری ذرات آلفا (خط بنفش ) ، توان باریکه دوترون (سبز نقطه چین -خط) و تعداد دوترونها رسیده به سوخت بر واحد زمان ( قرمز خط چین) 102
شکل 4-37- توان بر واحد حجم ( آهنگ حجمی انرژی) ایجاد شده ناشی از گرمایش ذرات آلفا در سوخت D-T . 105
شکل 4-38 توان بر واحد حجم ( آهنگ حجمی انرژی) ایجاد شده ناشی از گرمایش ذرات آلفا در سوخت D-3He . 106
شکل 4-39- برد ذره آلفا در مرکز لکه داغ در چگالی های مختلف سوخت 107
شکل 4-40- توان بر واحد حجم (آهنگ حجمی) افزایش انرژی ناشی از جاگذاری انرژی ذرات آلفا در سوخت D-T ( بر اساس رابطه 5 زیر ) 108
شکل 4-41- توان بر واحد حجم (آهنگ حجمی) افزایش انرژی ناشی از جاگذاری انرژی ذرات آلفا در سوخت D-3He 108
شکل 4-42- آهنگ حجمی پراکندگی انرژی ناشی از هدایت الکترون (P_ec) 109
شکل5-1 تغییرات سه بعدی شدت میدان الکتریکی برحسب عدد اتمی بار موثر و دما 115
شکل 5-2- تغییرات دو بعدی شدت میدان الکتریکی برحسب دما به ازای مقادیر مختلف بار موثر 116
شکل5-3- تغییرات دو بعدی مقاومت ویژه اسپیتزر برحسب دما و مقادیر مختلف بار موثر 116
شکل5-4- تغییرات سه بعدی مقاومت ویژه اسپیتزر برحسب بار موثر و دما 117
شکل5-5- تغییرات دو بعدی میانگین عمق نفوذ برحسب تغییرات دما به ازای مقادیر مختلف بار موثر 118
شکل5-6-تغییرات دو بعدی نیمه لگاریتمی زمان خنثی سازی (s) برحسب دما(KeV) و مقادیر مختلف بار موثر 120
شکل5-7- تغییرات سه بعدی زمان خنثی سازی برحسب بار موثر و دما 120
شکل5-8- تغییرات دو بعدی زمان پخش برحسب دما و مقادیر مختلف بار موثر 121
شکل 5-9- تغییرات سه بعدی زمان پخش مغناطیسی برحسب تغییرات بار موثر و دما 122
شکل5-10-تغییرات سه بعدی نسبت زمان پخش به زمان خنثی سازی (Q) برحسب بار موثر و دما 123
شکل5-11- 126
شکل5-12-تغییرات دو بعدی η بر حسب T الف). به ازای α=1وب) به ازای α=-32 127
شکل5-13- تغییرات دو بعدی f برحسب C 128
شکل5-14- 129
شکل 5-15- تغییرات سه بعدی دما برحسب فاصله و ظرفیت گرمایی به ازای α<1 131 شکل5-16تغییرات سه بعدی ، T بر حسب C و τ به ازای η0=2.3×10-6 و j=1012A/m2 132 شکل 5-17- تغییرات سه بعدی میدان الکتریکی بر حسب تغییرات شعاع r و C به ازای α<1(معادله 13) 133 شکل5-18- تغییرات چگالی جریان j(A/m2) بر حسب فاصله r 134 شکل5-19-تغییرات سه بعدی شدت میدان الکتریکی بر حسب تغییرات شعاع r و C به ازای ,α=-1.5(معادله 18). 135 شکل5-20تغییرات سه بعدی شدت میدان مغناطیسی بر حسب تغییرات شعاع r و τ به ازای ,α=-1.5(معادله 19) 136 شکل5-21-تغییرات سه بعدی میدان الکتریکی برحسب تغییرات C و α<1 برای گرمایش قوی به ازای j=61^10 138 شکل5-22- تغییرات سه بعدی میدان مغناطیسی برحسب تغییرات فاصله r و α برای گرمایش قوی 139 محاسبه تحلیلی میدان های الکتریکی و مغناطیسی ایجاد شده در گرمایش سوخت توسط الکترون های سریع تولید شده با استفاده از باریکه های لیزری در قلب راکتور های همجوشی به‌وسیله‌ی: ابوذر شاکری چکیده همجوشی هسته ای شکلی از انرژی هسته ای تولید شده توسط عناصر سبک همجوشی کننده که عمدتاً ایزوتوپ های هیدروژن ، دوتریوم (D) و تریتیوم (T)می باشند که انرژی همجوشی دارای مزایایی نسبت به منابع انرژی فسیلی و انرژی شکافت هسته ای است و ایمن است و گسیل گازهای گلخانه ای نمیکند ونیاز به نگهداری واکنش های زنجیره ای ندارد و دارای مواد رادیو اکتیو کمتری نسبت به انرژی شکافت است . که این پایان نامه شامل دو قسمت اصلی می باشد که به ترتیب در زیر می آیند: قسمت اول :احتراق سریع با استفاده از مجموعه مخروط هدایت شده DT توسط باریکه دوترونی (لیزر شتاب داده شده) پیشنهاد شده است . سوخت از پیش فشرده شده یکنواخت 300g〖cm〗^(-3) توسط باریکه دوترونی با توزیع انرژی ماکسولی تا دمای Mev 3 گرم می¬شود. این طرح استفاده کامل از انرژی بجا گذاشته شده ذرات آلفای تولید شده توسط واکنش¬های گرما هسته¬ای را میسر می¬سازد و می¬تواند در حدود 5/4% انرژی باریکه یونی را در مقایسه با باریکه¬های یونی از جنس پروتون یا کربن را ذخیره نماید . انرژی احتراق آزاد شده توسط باریکه خارجی می¬تواند به طور قابل ملاحظه¬ای کاهش یابد. قسمت دوم :میدان های الکتریکی و مغناطیسی ایجاد شده توسط باریکه سریعی از الکترون ها در یک رسانا از نظر تحلیلی محاسبه می شوند، که شامل تغییر در مقاومت ویژه بخاطر گرمایش اهمی می باشد. فرض می شود که مقاومت ویژه دارای یک قانون توانی دلخواه وابسته به دما باشد، چگالی جریان الکترونی سریع ثابت فرض می شود( بیم صلب) ، خنثی سازی بار فوری می باشد و اینکه پخش و پخش مغناطیسی ناچیز می باشد. کلمات کلیدی: احتراق سریع، الکترون سریع، همجوشی هسته ای، انرژی همجوشی فصل اول معرفی همجوشی هسته ای 1-1- مقدمه پلاسما که اغلب به عنوان حالت چهارم ماده اشاره شده است، در پشت سر جامدات، مایعات و گازها قرار دارد.گازی داغ است که الکترون های آن به دور هسته اتمی از طریق یک فرایند شناخته شده به عنوان یونیزاسیون متلاشی می شوند، پلاسما به نظر می رسد مثل یک ماده واقعا عجیب و غریب است. اما در آن چه چیزی هست؟ پلاسما نقش اساسی در شکل گیری جهان ما ایفا کرده است. در پی انفجار بزرگ، کل جهان شامل پلاسما بوده و حتی امروزه دانشمندان بر این باورند که که 99٪ از جهان قابل مشاهده در حالت پلاسما است. لذا پلاسما، در واقع حالت اول ماده است. آن حالتی از ماده است که به طوری اساسی منبع اصلی انرژی برای جهان باقی مانده است: همجوشی ستارگان تعادل پیچیده ای بین نیروی رو به خارج ناشی از گرمای واکنش همجوشی است که در قلب ستاره وجود دارد و نیروی رو به داخل ناشی از گرانش است. در واقع، این جرم ستاره است که آن را از رفتن به ابرنواختر حفظ می نماید. ایجاد و حفظ یک واکنش همجوشی هسته ای پایدار بر روی زمین به منظور تولید توان برای دانشمندان برای تحقیق در چند دهه شده است. ثابت شده که همجوشی یک کار بسیار مشکل ، در مقابل شکافت است. پس از آنکه نوترون در سال 1932 توسط جیمز چادویک کشف شد، پیشرفت سریع به سوی دستیابی به شکافت هسته ای انجام شد. در سال1942 دانشمندان نشان دادند که چگونه تولید واکنش های زنجیره ای شکافت کنترل می شود. در 26 ژوئن سال 1954، اولین نیروگاه هسته ای در جهان در شهر اوبنینسک (Obninsk)، در نزدیکی مسکو در اتحاد جماهیر شوروی سابق بنا شد. این نیروگاه 5 مگا وات برق تولید می کرد که کافی برای تولید برق مورد نیاز حدود 2000 خانه بود که مطابق با استانداردهای امروز که در آن یک نیروگاه هسته ای معمولی می تواند حدود mW2 1000برق تولید کند، بسیار ناچیز بود. با این حال، شاهکار ی باور نکردنی حاصل از کشف علمی برای پیاده سازی تجاری در بیش از دو دهه باقی ماند. اما چرا شکافت نیاز به استفاده از هسته های سنگین، اغلب شامل مواد رادیواکتیو دارد که خطرات ایمنی و بهداشتی را در برخواهد داشت. ایمنی راکتورهای شکافت بعد از حادثه تری مایل آیلند در سال 1979 و بحران چرنوبیل در سال 1986 تحت نظارت شدید بود. واکنش های همجوشی، از سوی دیگر، معمولا شامل هسته های سبک می باشند و در نتیجه مواد غیر رادیو اکتیو ایجاد می کنند. با اعتقاد به اینکه مسئله همجوشی را نمی توان به سادگی شکافت حل کرد دولت ها در اواسط قرن بیستم اینکا را آغاز کردند، بودجه طرح های پژوهشی طبقه بندی شده در همجوشی. به زودی درک شد، با این حال تلفیقی از یک کار بسیار مشکل تر مطرح شد و همکاری بین المللی نیاز بود تا این مشکل را حل کند. در سال 1958 دولت ایالات متحده موضوع محرمانه تحقیقات همجوشی مغناطیسی را به منظور باز کردن یک گفت و گوی بین المللی مطرح کرد.. همکاری بین المللی عملکردی شبیه به عملکرد DNA در تحقیقات همجوشی است. به نظر می رسد که حل مشکل همجوشی تنها توسط یک کشور کاری بیش از حد دشوار است. و با این حال، حتی امروزه بیش از پنجاه سال پس از تحقیقات همجوشی محرمانه ، راکتور همجوشی تجاری هنوز هم وجود ندارد. اما ممکن است در این مورد با کمک یک همکاری جدید بین المللی برای ساخت اولین راکتور همجوشی جهان در جنوب فرانسه تغییر کند که تحت عنوان .ITER معروف است و ممکن است بهترین امید در این زمینه برای حل مشکل باشد. این فصل قصد دارد به تجزیه و تحلیل مسائل مرتبط با دستیابی به واکنش های همجوشی پایدار بپردازد و همچنین یک نمای کلی از طرح های مختلف راکتور را ارائه نماید. 1-2- اصول فیزیکی حاکم بر همجوشی در سال 1909 آزمایش معروف ورقه طلا ارنست رادرفورد مدل سیاره ای اتم را ایجاد کرد که بر طبق آن اتم از یک بار مثبت،( هسته چگال) با الکترون های بار دار منفی در حال چرخش در اطراف آن تشکیل شده است. شتاب مرکز گرای الکترون ها برهم کنش کولنی را فراهم می نماید که برهمکنش کولنی با نیروی گرانشی تشابهاتی دارد: اما این شباهت ممکن است ناشی از مدل های سیاره ای باشد و آن ها به طور همزمان گیج کننده هستند. همانطور که نیروی کولنی نشان می دهد، اگر دو ذره باردار هم علامت به یکدیگر نزدیک شوند نیروی دافعه بزرگتری بین آنها وجود می آید. پس چرا چندین پروتون با بار مثبت می توانند درون هسته اتم های مختلف در کنار هم قرار گیرند بدون اینکه هسته متلاشی گردد؟ چه نیروی نامرئی بین آنها وجود دارد؟ هنگامی که دانشمندان جرم ذرات تشکیل دهنده هسته (پروتونها، الکترونها و نوترونها) و جرم هسته را دقیق اندازه گیری کردند با یک مشکل دیگر مواجه شدند. همه چیز به معنای واقعی کلمه درک نشد تا اینکه آنها دریافتند که جرم هسته کمتر از مجموع جرم نوکلئون های آن تشکیل دهنده است هنگامی که به تنهایی خارج از هسته و جدا از هم میباشند. به عنوان مثال، جرم یک هسته هلیم تشکیل شده از دو نوترون و دو پروتون برابرu031882.4 است درصورتیکه جرم تشکیل دهنده اجزای هسته هلیم در خارج از آن برابر باu 01506.4 است که بدین معنی است که کا ستی جرم آن(mass defect) برابر با u030376.0 است. واضح است که جرم کل این هسته کمتر از مجموع جرمهای اجزا تشکیل دهنده آن ا ست. پس برای این جرم از دست رفته چه اتفاقی افتاده است؟ به نظر می رسد که کا ستی جرم این هسته برای نگه داشتن تمام ذرات در کنار هم درون هسته به انرژی طبق رابطه معروف E = mc2 انیشتین، تبدیل شده است. شکل 1-1- منحنی انرژی بستگی بر نوکلئون برحسب تابعی از جرم هسته ای. دانشمندان این انرژی از دست رفته را انرژی بستگی هسته ای نامیدند. اگر ما انرژی بستگی هسته را ، B، به عدد جرمی A آن تقسیم کنیم ، انرژی بستگی بر نوکلئون آن را بدست می آوریم. با رسم این نتایج، ما منحنی شکل 1 را به دست می آوریم. نقطه ماکزیمم منحنی بالاترین انرژی بستگی بر نوکلئون را نشان می دهد و در نتیجه نشان دهنده یک هسته بسیار پایدار است. از این رو همه هسته ها تمایل به رسیدن به بیشترین پایداری را دارند ، بنابراین، برای هسته های با جرم اتمی کمتر از حدود 62u، واکنش های همجوشی انرژی آزاد میکند، و برای هسته های با جرم اتمی بیشتر از 62u، واکنشهای شکافت هسته ای انرژی آزاد میکند. لذا آن چه باقی می ماند، این است که دانشمندان ناگزیر به پرتاب چند پروتون به طرف یکدیگر یک دیگر را می شوند تا زمانی که به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک شده و نیروی هسته ای قوی میان آنها برقرار شود و جرم اضافی بصورت انرژی آزاد شود. از این رو به دلیل شکل نیروی کولنی، دانشمندان به وضوح مایل به استفاده از هیدروژن شدند زیرا و هسته آن تنها متشکل از یک ذره باردار است. اما از آنجا که نیروی هسته ای قوی تنها در محدوده چندین فرمی عمل می کند، برای دانشمندان پرتاب اتم های هیدرژنی به سمت یکدیگر بسیار سخت خواهد بود. به عبارت دیگر، آنها مجبور هستند مقدار زیادی انرژی جنبشی مصرف کنند .در زیرمحاسبه انرژی مورد نیاز برای رسیدن به یک فاصله جدایی 3fmآورده شده است: برای تبدیل آن به درجه حرارت، توجه داشته باشید که eV = 11605K1، پس لازم است که هیدروژن تا 5.57x109k حرارت داده شود که معادل با 10 میلیارد درجه فارنهایت است.خوشبختانه، این چنین درجه حرارت فوق العاده بالایی در عمل مورد نیاز نیست. دانشمندان به جای آن به برخورد های الکترونی با اتم ها روی آوردند که به طور موثری در انرژیهای الکترونی در حدود 100 الکترون ولت تکیه دارند که در اثر پدیده تونل زنی در مکانیک کوانتومی ذرات با انرژی کمتر از انرژی سد کولنی نیز می توانند از سد عبور کرده و در محدوده فواصل هسته ای قرار گرفته و همجوشی هسته ای میان آنها صورت گیرد. با وجود این اثرات ، درجه حرارت بالایی معمولا در حدود 100 میلیون درجه، هنوز هم برای اینکه همجوشی امکان پذیر باشد مورد نیاز است. در مورد هیدروژن، انرژی یونیزاسیون 1312 کیلوژول/مول که متناظر با درجه حرارت حدود 158000 کلوین است و به این معنی است که هیدروژن در موقع رسیدن به این درجه حرارت به طور کامل یونیزه می شود. پلاسماها دارای چندین ویژگی تعریف شدهمی باشند. پلاسما ها در کل از لحاظ الکتریکی خنثی در نظر گرفته می شوندکه چگالی الکترون های بار دار منفی با چگالی یون های با بار مثبت برابر است. در پلاسما، ذرات باید انرژیهای جنبشی بیشتر از انرژی الکترواستاتیکی متوسط داشته باشند، به این معنی که آنها می توانند به طریقی نسبتا آزاد حرکت کنند. در نتیجه، نیروهای الکتریکی بلند برد نقش قابل توجهی بیشتر از نیروهای الکتریکی کوتاه برد ایفا می کنند به این معنی که پلاسما حرکت های دسته جمعی دارند. به منظور دستیابی به یک واکنش همجوشی که در آن توان تولید شده توسط واکنش بزرگتر از توان ورودی جهت گرم کردن و نگهداری واکنش است، پلاسما باید آستانه خاصی داشته باشد که بایستی به معیار لاوسون رجوع گردد . این پلاسما به طور مداوم انرژی تابش از راه دور، در شکل تابش ترمزی(bremsstrahlung ) دارد که آهنگ تابشی آن متناسب با ریشه دوم T درجه حرارت آن است. پدیده تابش ترمزی پدیده ای است که در آن انرژی ذرات باردار زمانیکه شتاب می گیرند تابش می نمایند. که این توان تابشی طبق فرمول (غیر نسبیتی) لارمور عبارتست از: می بینیم که تابش ترمزی نیز به Z^2 بستگی دارد به این معنی که انتخاب اتم های با Z> 1 تا حد زیادی نامطلوب است. معیار لاوسون مستلزم آن است که انرژی همجوشی خروجی بیش از انرژی مورد نیاز برای ایجاد پلاسما باشد. یک راه برای رسیدن به این هدف محصور کردن پلاسمای گرم و متراکم برای مدت زمان قابل توجهی به نام زمان محصور سازی τ می باشد. هنگامیکه چگالی N افزایش می یابد برخوردهای بیشتری صورت خواهد گرفت. یک رابطه تقریبی اما تا حد زیادی مفید وجود دارد که از حاصل ضرب زمان محصور سازی در چگالی و دما بوجود می آید که چنین است:

مطلب مرتبط :   رسانه‌ای، آرایش، رسانه‌های، نظامی

که در آن Ech انرژی محصولات باردار تولیدی حاصل از همجوشی است و مقدار متوسط σv حاصل ضرب سرعت متوسط در سطح مقطع می باشدکه کمک به تعیین آهنگ همجوشی می کند. از مباحث گذشته روشن است که بهترین انتخاب مربوط به واکنش همجوشی هیدروژن است به دلیل آن که عدد اتمی آن Z = 1 می باشد. ایزوتوپ های مختلف هیدروژن عبارتند از: دوتریوم (D) و تریتیوم (T) و هر دو آنها تحت تاثیر دمای پلاسما متفاوت هستند. برای چگالی یونی ثابت 10-21 m-3 KT برای پلاسمای DD باید از 40 کیلو الکترون ولت تجاوز نکند در حالیکه برای پلاسمای D-T تنها باید بیش از 4 KeV باشد. به همین دلیل بسیاری از محققان همجوشی آزمایش ها را با استفاده از مخلوط پلاسما یDT انجام می دهند.

1-3- محصور سازی
شاید بزرگترین چالش مربوط به همجوشی برای دانشمندان موضوع محصور سازی است. بهترین راه برای پلاسما و زنده نگه داشتن آن برای مدت طولانی چیست؟ سه روش اصلی برای محصور سازی وجود دارد: گرانش ، اینرسی یا لختی و مغناطیسی.
1-3-1- محصور سازی گرانشی
محصور سازی گرانشی به وفور در ستاره گان رخ می دهد. محصور سازی گرانشی به جرم عظیم ستاره به منظور فراهم کردن چگالیها و فشارهای بالا مورد نیاز برای همجوشی متکی است. این واکنش ها خو