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勞遜判據(jù)與托卡馬克裝置
當(dāng)我們點(diǎn)煤爐時(shí)，煤一方面燃燒發(fā)出熱量，另一方面又向四周散失熱量。只有當(dāng)點(diǎn)燃的煤足夠多，使它燃燒發(fā)出的熱量比散失的熱量大，煤爐里的火才能愈燒愈旺，成為一個(gè)釋放能量的來源。這時(shí)我們可以說這個(gè)煤爐已實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)火。
 聚變反應(yīng)與裂變反應(yīng)不同。裂變反應(yīng)時(shí)可以不需要入射中子有動(dòng)能；而為了實(shí)現(xiàn)聚變，首先要輸入能量。當(dāng)輸入的能量與聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量相等，即能量增益因子等于1時(shí)，稱為得失相當(dāng)。實(shí)際上，由于創(chuàng)造聚變條件消耗的電能，一般要3倍于它的熱能才能生產(chǎn)出來，所以要使能量增益因子等于3時(shí)，才能真正地實(shí)現(xiàn)得失相當(dāng)，能量收支平衡。
按照與煤爐點(diǎn)火類似的道理，英國科學(xué)家勞遜1957年提出實(shí)現(xiàn)得失相當(dāng)?shù)臈l件，即勞遜判據(jù)。對(duì)于氘、氚聚變，為了實(shí)現(xiàn)得失相當(dāng)，等離子體的溫度大約要1億攝氏度，等離子密度（以每立方厘米的粒子數(shù)為單位）與約束時(shí)間（以秒為單位）的乘積，大約要達(dá)到100萬億。氘氚聚變得失相當(dāng)?shù)臈l件，比氘、氚聚變要困難幾十倍。由于氘氚聚變得到的能量，大部分被聚變產(chǎn)生的中子帶出等離子體，不能用于維持等離子體的加熱狀態(tài)，因而點(diǎn)火條件比得失相當(dāng)要困難些。
1954年前蘇聯(lián)第一個(gè)托卡馬克裝置，實(shí)現(xiàn)了個(gè)別的聚變反應(yīng)，但聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量極微。直到1970年，前蘇聯(lián)在另一個(gè)托卡馬克裝置上，才有可以察覺到的聚變能量輸出。在這座裝置上，為了實(shí)現(xiàn)聚變消耗了10億份能量，才得到1份聚變能量。又經(jīng)過10年，在美國和西德兩臺(tái)托卡馬克裝置上，聚變能量的輸出份額就增加了2億倍。這2臺(tái)裝置，可以在非常短暫的瞬間，為實(shí)現(xiàn)聚變每消耗10份能量而得到2份聚變能量。
1982年圣誕節(jié)前夕，美國為實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火而設(shè)計(jì)的大型托卡馬克裝置在普林斯頓大學(xué)建成。該裝置是1974年批準(zhǔn)，1977年動(dòng)工的。1980年，美國總統(tǒng)卡特曾簽署了《聚變能源工程法》，要求在7年內(nèi)將聚變經(jīng)費(fèi)翻一番，2000年前投資200億美元，1990年建成工程試驗(yàn)裝置，2000年前建成聚變示范堆。而實(shí)際上這一法令的頒布，卻成了美國聚變研究走下坡路的分水嶺，聚變經(jīng)費(fèi)一再壓縮。一方面由于經(jīng)費(fèi)的一再壓縮，更主要的是由于聚變技術(shù)比原來想象的要復(fù)雜得多，所以原來確定的目標(biāo)也一再推遲。
在此之后，1983年6月在英國建成比上述裝置更大的歐洲聯(lián)合環(huán)。1985年4月，日本的大型托卡馬克裝置已建成并投入使用。前蘇聯(lián)的大型托卡馬克裝置也已建成。由于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火后，裝置就有強(qiáng)烈放射性，難以進(jìn)行檢修和從事各項(xiàng)基本研究，所以專家們期望盡可能推遲在這四座大型托卡馬克裝置上進(jìn)行點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，以便更多地從事一些等離子體物理的基礎(chǔ)研究。
1984年9月，我國第一臺(tái)中型聚變裝置——中國環(huán)流器一號(hào)在四川樂山市郊建成。該裝置是托卡馬克型，達(dá)到國外20世紀(jì)70年代的水平。
 聚變能量釋放的因素
慣性約束
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