Limitarea electrostatică a plasmei ( în engleză inertial electrostatic confinement, IEC ) este un concept pentru limitarea unei plasme folosind un câmp electrostatic.
Un câmp electrostatic, de obicei simetric sferic, dar uneori cu simetrie cilindrică, accelerează particulele încărcate ( electroni sau ioni ) către centrul sau axa de simetrie a câmpului. Ionii pot fi ținuți aproape de centrul capcanei pentru o lungă perioadă de timp, permițând obținerea unei reacții termonucleare controlate . Una dintre primele descrieri ale conceptului a fost făcută de Willam C Elmore și alții în ianuarie 1959. [1]
Problema priorității utilizării sistemelor inerțiale-electrostatice în scopul efectuării reacțiilor nucleare și conversiei directe a energiei acestor reacții nucleare în energie electrică nu a fost încă rezolvată.
În URSS, aceste propuneri au fost formulate pentru prima dată de O. A. Lavrentiev , în nota sa trimisă Comitetului Central al Partidului Comunist al Bolșevicilor din întreaga Uniune la 29 iulie 1950 [2] . În nota sa, ca promițător din punct de vedere al reacțiilor de fuziune nucleară pentru o bombă termonucleară, O. A. Lavrentiev a propus reacții litiu-hidrogen: p + 7 Li = 2 4 He + 17,2 MeV și D + 6 Li = 2 4 He + 22,4 MeV bazat pe așa-numita metodă „coliziune liberă a nucleelor”. Tocmai această propunere a stârnit interesul conducerii politice a proiectului (care avea la dispoziție date similare de informații despre proiectul nuclear american) în persoana unui om de știință începător, ceea ce i-a permis lui O. A. Lavrentiev să intre la Universitatea de Stat din Moscova și să înceapă un cariera stiintifica.
Potrivit lui A. D. Saharov, care și-a dat opinia asupra propunerilor, conținutul științific al notei menționate a lui O. A. Lavrentiev era banal. Într-adevăr, conținea o singură propunere originală pentru „absorbția electrostatică a energiei particulelor rapide într-un câmp electric de moderare” pentru selectarea puterii electrice a reacțiilor nucleare efectuate în volumul „gaz” (plasmă) deținut de câmpul electrostatic. .
În nota sa, O. A. Lavrentiev a sugerat că volumul în care au loc procesele nucleare ar trebui să fie înconjurat de două învelișuri conductoare (carcasa interioară este un catod grilă) cărora li se aplică o diferență de potențial de 0,5-1 MV. Potrivit lui O. A. Lavrentiev, nucleele încărcate pozitiv accelerate în timpul reacțiilor nucleare, care zboară prin rețea, trebuie să cadă într-un câmp electric încetinit și fie să fie aruncate înapoi fără pierderi de energie în volumul în care au loc procesele nucleare, fie să ajungă. învelișul exterior, creând în circuitul EMF.
În absența altor pierderi, condiția de menținere a reacției este excesul de energie eliberată în cursul reacțiilor nucleare față de energia preluată de sistemul de două învelișuri.
Potrivit lui O. A. Lavrentiev, deoarece în această situație pierderile de energie sunt proporționale cu aria învelișurilor (lovituri directe ale produselor reacțiilor nucleare), iar energia eliberată în timpul reacțiilor nucleare este proporțională cu volumul, este întotdeauna posibil să se aleagă astfel de dimensiuni de instalare încât cu un consum constant de energie al circuitului extern să fie îndeplinită condiția de menținere a reacției.
Propunerea făcută de OA Lavrent'ev, însă, nu a ținut cont de pierderile de energie pentru radiații, precum și de emisia de particule neutre, care transportă o parte semnificativă a energiei. A fost, de asemenea, problematic la acel moment, și chiar și acum rămâne fezabilitatea tehnică a unei soluții structurale care asigură stabilitate termică pentru plasa interioară.
Din motive istorice, metodele propuse de reținere electrostatică a produselor de reacție nucleară pentru a obține energie electrică nu au primit o dezvoltare prioritară în știința sovietică.
La momentul formulării acestor propuneri de teză, O. A. Lavrentiev nu avea studii superioare și nu poseda baza de cunoștințe teoretice și cu atât mai mult practice necesare.
După moartea lui I. V. Stalin și execuția lui L. P. Beria, după ce și-a pierdut patronajul politic, el nu a reușit să-și dezvolte în mod independent ideile într-un proiect la scară largă de importanță statală, iar A. D. Saharov și I. E. Tamm au fost interesați să-și dezvolte propriile idei pur magnetice. izolarea plasmei termonucleare, unde, după cum s-a dovedit, au existat în mod obiectiv nu mai puțin probleme tehnice și fizice.
După ce a primit o distribuție după absolvirea Universității de Stat din Moscova la Institutul de Fizică și Tehnologie Harkov al Academiei de Științe a RSS Ucrainei, O. A. Lavrentiev a continuat în perioada 1953-1960, în principal studii experimentale de electrostatic, precum și magneto-electrostatic. izolarea plasmei termonucleare [3] .
Schema unei capcane electrostatice pentru plasmă la temperatură înaltă în scopul fuziunii termonucleare industriale a fost propusă de O. A. Lavrentiev la 22 iunie 1950 și o capcană electromagnetică pentru plasmă la temperatură înaltă sub forma unei capcane magnetice deschise cu blocare electrostatică de sloturi magnetice a fost propusă în martie 1951.
Publicații despre aceste probleme în limba ucraineană au fost publicate în revista ucraineană de fizică în 1963 [4] .
Într-o capcană electrostatică simplă, ionii de plasmă sunt ținuți de un câmp electric extern aplicat între o rețea internă a catodului sferic și un electrod sferic extern, pe suprafața căruia sunt plasate surse suplimentare de ioni [5] .
Pentru a crește numărul de ioni reținuți în capcana electrostatică, O. A. Lavrentiev a propus o modificare a capcanei electrostatice cu o polaritate modificată, pentru care a considerat necesar să se asigure sfericitatea fundamentală strictă a sistemului ion-optic și focalizarea sferică strictă a fluxurile de ioni și electroni injectate în sistem.
O diagramă a unei simple capcane electrostatice cu polaritate inversă, propusă de O. A. Lavrentiev, este prezentată în fig. 1. În acest dispozitiv, un potențial pozitiv ridicat de 20-100 keV este aplicat electrodului interior - 2, care este un semicerc dublu. Camera este evacuată într-un vid înalt și apoi umplută cu gaz de lucru. Ca urmare a concentrării fluxurilor de particule încărcate, se formează o plasmă densă la temperatură înaltă în centru, departe de suprafața electrozilor. În centru au loc reacții termonucleare intense, iar în apropierea electrozilor, densitatea plasmei este cu multe ordine de mărime mai mică și nu trebuie să depășească valoarea limită determinată din condiția unei sarcini termice moderate asupra electrozilor. Electrodul extern - 1 este realizat sub formă de două emisfere cu răcire cu apă. Datele privind parametrii de funcționare ai configurației nu sunt date în [5].
OA Lavrentiev a prezentat următoarele ipoteze teoretice despre posibilele procese fizice în capcane electrostatice simple cu polaritate inversă.
Plasma termonucleară se formează în centrul sistemului ca urmare a focalizării fluxurilor de particule încărcate. Într-o astfel de plasmă, în condițiile focalizării radiale stricte și a simetriei sferice a sistemului, pot apărea electrozi virtuali - catozi și anozi. Au proprietățile electrozilor reali, dar practic nu introduc pierderi în fluxurile de particule încărcate care circulă prin ei.
Electrozii virtuali ar trebui formați în spațiul de deriva dacă densitatea fluxurilor de particule încărcate injectate în plasmă este suficient de mare. Primul electrod virtual (anod) este format în acest sistem de o coloană de plasmă pozitivă a unei descărcări de gaz strălucitor care are loc între anodul intern și catodul extern. Electronii emiși spre interior de pe suprafața sferei, trecând prin ea, ar trebui să formeze un al doilea electrod virtual (catod). O parte din ionii anodului virtual, fiind accelerați de câmpul electric dintre anodul virtual și catodul virtual, ar trebui să formeze al treilea electrod virtual (anod).
Fig.1 O capcană electrostatică simplă. 1 - catod răcit, 2 - anod.
Particulele încărcate se pot acumula între electrozii virtuali, precum și între cei reali, amplificând fluxul inițial de multe ori.
În capcana electrostatică simplă cu polaritate inversată prezentată în Fig. 1, electrozii virtuali nu sunt distorsionați de structura grilei, astfel încât numărul electrozilor virtuali ar trebui să crească atât cu creșterea dimensiunii dispozitivului, cât și cu creșterea fluxului de ioni injectați, dar cu fiecare electrod nou, densitatea plasmei crește și, prin urmare, randamentul de neutroni al sursei.
Într-adevăr, soluția ecuației Poisson oferă o curbă oscilantă pentru potențial. Acest lucru este evident din următoarele considerații. Pentru un sistem de plasmă cu două fluxuri în geometrie sferică cu coordonata radială r, ecuația Poisson pentru potențialul V este următoarea (ρe și ρi sunt densitățile de sarcină ale electronilor și, respectiv, ionilor):
(1/r2)(d/r[r2(dV/dr))=4π(|ρe|-ρi), (1)
Dacă luăm potențialul de la anodul virtual ca 0, atunci rezultă din ecuația de conservare a energiei:
½Mvi2=|eV(r)|, (2) ½mve2=e(V-V0), (3)
unde V0 este potențialul la catod, M și m sunt masele ionilor și electronilor, iar e este sarcina electronilor. Din condiția de conservare a sarcinii rezultă (adică, i sunt curenții electronilor și ionilor, ve, i sunt vitezele ionilor și electronilor):
Ie, i=4πr2ρe, ive, i, (4)
Să normalizăm raza și potențialul:
f(r)=V(r)/V0 , (5)
R=r/r0, (6)
unde r0 este raza anodului virtual, φ(r0)=0. Atunci relația (1) poate fi rescrisă ca:
d2ph/dR2+(2/R)(dph/dR)=(K+/R2)(ph-1/2-λ+(1-ph)-1/2), (7)
K+=Ii/|V0|3/2(M/2e)1/2=4πr2ρiФ1/2/|V0|, (8)
λ+=(Ie/Ii)(m/M)1/2, (9)
Fig.2. Graficul estimat al potențialului normalizat pentru K+=0,7, λ+=λ+max și K+=0,67, λ+=λ+max.
Parametrii K+ și λ+ nu sunt independenți din cauza necesității de a satisface condițiile la limită, iar fiecărui K+ îi corespunde λ+max .
Fig.3. Graficul de localizare a parametrilor K+ și λ+ determinat de condiții la limită.
Ipoteza unei creșteri a densității plasmei confinante cu o creștere a numărului de electrozi virtuali este ilustrată de graficul densității ionilor normalizați ρi= ρi (4πrс2/K+|V0|) prezentat în Fig.5.
Orez. 5. Graficul densității ionilor normalizați ρi într-o capcană electrostatică simplă.
Trebuie remarcat faptul că aceste concluzii sunt valabile pentru o situație în care mișcarea particulelor este strict radială, iar sistemul este simetric sferic.
Într-un sistem cu focalizare sferică, datorită mișcării direcționate a fluxurilor de particule spre centru, densitatea acestora crește cu 1/r2 până la o anumită rază r0, ceea ce caracterizează acuratețea focalizării sferice.
Puterea eliberată în reacții este proporțională cu produsul dintre volumul plasmei și pătratul densității și crește ca 1/r0 cu o focalizare îmbunătățită.
Ținând cont de estimarea empirică disponibilă, în domeniul energetic de interes pentru noi 0<ε<150 kV, dependența secțiunii transversale a reacției de fuziune care implică deuteronii σf(ε), măsurați în barn, de energia deuteronului ε, măsurată în kV [6, Aleksandrovich E.-G. V., Sokovishin V. A., PTE, 1961, V.5, p. 7-25]: σf(ε)=140∙exp{-44.4/ε1/2}/ε, putem concluziona că viteza reacției nucleare <σfv> într-un anumit interval de energie depinde slab de r, apoi, pornind de la raționament a lui O. A. Lavrentiev, care a propus media puterii degajate în reacțiile de fuziune pe raza r, obținem următoarea relație pentru această valoare: Pf=4πR3Ef<σfv>ni2(R/r0-1), unde R este raza sfera exterioară, ni este densitatea medie a ionilor, Ef este energia unui singur act al unei reacții nucleare.
Argumentând că gradul de focalizare a fluxului ionic depinde de calitatea structurii electrodului decalajului anod-catod de accelerare, precum și de împrăștierea ionilor unul pe celălalt și de metodele tehnologice existente pentru formarea fluxurilor de ioni cu divergența scăzută (surse de ioni cu mai multe deschideri) fac posibilă reducerea la minimum a influenței parametrilor geometrici ai elementelor structurale la neglijabilă, O. A. Lavrentiev a ajuns la concluzia că cea mai mare contribuție la defocalizarea unui fascicul de ioni într-un dispozitiv electrostatic ideal va fi realizată prin împrăștierea coulombiană a particulelor încărcate, care are caracterul de interacțiuni multiple cu abateri prin unghiuri mici, care pot fi luate în considerare statistic. Unghiul de abatere al particulei de la mișcarea exactă de-a lungul razelor este estimat ca .
Prin urmare, deoarece din legea de conservare a sarcinii rezultă că nivi/n0maxv0=ro2/R2~<θ2>, unde vi și v0 sunt vitezele termice ale ionilor la periferie și în centrul dispozitivului, n0max este plasma maximă atinsă. densitatea în centrul capcanei electrostatice și R>>r0, valoarea pentru n0max cu focalizarea sferică a fluxurilor de particule încărcate limitate de împrăștierea Coulomb se obține astfel: n0max~(Ti/T0)1/2E2/2πe4LlnΛ, unde Ti este temperatura plasmei din coloana de descărcare pozitivă, T0 este temperatura plasmei din interiorul zonelor de focalizare.
Trebuie remarcat faptul că, în estimările sale, OA Lavrent'ev nu a presupus în mod corect că temperaturile din interiorul regiunii de focalizare și din plasma coloanei pozitive a descărcării au fost egale în ordinea mărimii.
Estimarea arată că, în cazul ideal, atunci când împrăștierea Coulomb are cea mai mare contribuție la defocalizarea fasciculului de ioni, densitatea plasmei la centru va fi cu multe ordine de mărime mai mare decât densitatea plasmei la periferie. Adevărat, la astfel de densități, împrăștierea gaz-cinetică va deveni, de asemenea, semnificativă, ceea ce nu este luat în considerare în estimarea de mai sus.
Lucrările [3 și 4] au fost traduse în engleză și au servit drept una dintre motivațiile lui R. L. Hersh de a realiza un experiment, inclusiv testarea pozițiilor teoretice exprimate de O. A. Lavrentiev.
Revenind la disputa prioritară, trebuie spus că partea americană susține [7, RL Hirsch, Inertial Electrostatic Confinement of Ionized Fusion Gases, Journal of Applied Physics, V. 38, No. 11, p. 4522-4534, 1967] că existența unei străluciri localizate în centrul unui tub multiplicator de electroni de înaltă frecvență sferic simetric evacuat într-un vid înalt a fost observată pentru prima dată de P. T. Farnsworth în 1934. Raportul privind observarea acestui efect nu a fost publicat; P. T. Farnsworth, într-o conversație privată, i-a spus lui R. L. Hersh în 1964 despre observarea acestui efect, legând acest efect cu posibilitatea formării în interiorul anodului gol al fluxurilor de electroni concentrate spre centrul cavitatea asociată cu puțul de potențial de încărcare a spațiului, care reține și acumulează ioni din gazul de umplere. P. T. Farnsworth ar fi propus să folosească acest efect pentru limitarea și acumularea ionilor termonucleari într-un volum mic la mijlocul anilor 1950. Prima publicație teoretică, care a studiat problemele focalizării simetrice sferice a fluxurilor de ioni și electroni într-un sistem propus în comunicare privată de V. H. Wells în 1954 și independent, tot în comunicare privată, de P. T. Farsworth în 1956, a fost publicată în SUA în 1959 [8, WCWatson, Jl Elmore, KMTuck, On the Inertial-Electrostatic Confinement of a Plasma, The Physics of Fluids, V.2, nr.3, p. 239-246, 1959]. Datele despre experimentul privind focalizarea simetrică sferică a fluxurilor de ioni pe o configurație dezvoltată de R. L. Hersh [7] au fost publicate în 1967.
Capcană magnetică deschisă cu închiderea electrostatică a fantelor magnetice
Capcanele magnetice deschise în sine au o serie de avantaje: un raport ridicat admisibil între presiunea plasmei și presiunea câmpului magnetic, stabilitatea magnetohidrodinamică a plasmei (în sistemele cu așa-numitul „minimum B”), capacitatea de a funcționa într-un mod staționar și relativă simplitatea structurală.
În cea mai simplă versiune, o capcană magnetică deschisă este creată de două bobine coaxiale identice conectate în aceeași direcție. În acest caz, câmpul magnetic dintre bobine este oarecum mai slab decât în planul bobinelor, astfel încât partea centrală a câmpului se dovedește a fi închisă între două „prize” sau „oglinzi” magnetice - zone cu un câmp îmbunătățit. . Raportul dintre câmpul din oglinzile W și câmpul din partea centrală a capcanei B0 se numește în mod obișnuit raportul oglinzii sau al oglinzii: α = Bm/B0.
În capcanele magnetice deschise, numite și adiabatice, izolarea pe termen lung a particulelor încărcate se bazează pe conservarea invariantului adiabatic transversal - raportul dintre energia transversală a particulei și frecvența rotației Larmor sau un parametru fizic derivat din această valoare. - momentul magnetic al cercului Larmor. Dacă nu există câmp electric, atunci când o particulă încărcată se mișcă într-un câmp magnetic, viteza ei ν rămâne constantă (forța Lorentz, fiind perpendiculară pe ν, nu funcționează). În plus, într-un câmp magnetic puternic, când raza Larmor ρ = v﬩/ωB (v﬩ este componenta de viteză transversală față de B, ωB = eV/mc este frecvența Larmor, e este sarcina particulei, m este masa sa, c este viteza luminii) este mult mai mică decât lungimea caracteristică a modificării câmpului magnetic, se păstrează și valoarea: μ=m v2﬩/2B.
Această mărime, care are și semnificația momentului magnetic al cercului Larmor, este un invariant adiabatic al mișcării cvasi-periodice.
Deoarece μ = const, pe măsură ce particula încărcată se apropie de oglindă, componenta de viteză transversală v﬩ crește, iar din moment ce ν = const, componenta de viteză longitudinală scade în acest caz, iar pentru α suficient de mare poate să dispară. În acest caz, particula va fi reflectată de oglinda magnetică.
Să introducem în considerare unghiul θ, care este compus din vectorul viteză cu direcția câmpului magnetic B. Este egal cu (π/2) - ψ, unde ψ este așa-numitul unghi de pas sau pas. Este ușor de observat că oglinda magnetică reflectă numai acele particule pentru care următoarele sunt adevărate în partea centrală a capcanei: sin θ >α-1/2=(B0/Bm)1/2.
Toate particulele cu un unghi θ mai mic decât θ0 = arcsin [(B0/Bm)1/2] cad în „conul interzis” de direcții și zboară din capcană. Astfel, capcana adiabatică nu deține toate particulele, ci doar pe cele care se află în interiorul conului de direcție permis.
Particulele reținute de capcană efectuează oscilații relativ rapide între punctele de reflexie și, în același timp, se deplasează lent de la o linie de forță la alta, experimentând așa-numita derivă magnetică. Viteza acestei derive este de ordinul vm ~ vp/R, unde ρ este raza Larmor și R este raza de curbură a liniei câmpului.
Astfel, capcanele magnetice deschise au un dezavantaj major: o durată de viață scurtă a plasmei din cauza pierderilor mari de-a lungul liniilor de câmp magnetic în fantele magnetice ale capcanei.
Pentru a reduce pierderile de plasmă prin fantele magnetice, OA Lavrentiev a propus o metodă de blocare electrostatică a sloturilor magnetice, care constă în următoarele.
În regiunea decalajului magnetic, fluxul particulelor încărcate este limitat în direcția transversală de electrozi împământați, iar în spatele spațiului, fluxul este blocat de un electrod încărcat negativ (sau un sistem de electrozi).
La un potențial negativ suficient de mare, electronii sunt reflectați de la acest electrod (barieră de potențial negativ) înapoi în capcană, astfel încât singura modalitate prin care electronii să se piardă din capcană este difuzarea lor prin câmpul magnetic.
Ca urmare, durata de viață a electronului crește semnificativ, o sarcină spațială negativă se acumulează în capcană, iar plasma dobândește un potențial electrostatic negativ.
Ionii părăsesc capcana prin fantele magnetice (la electrozii încărcați negativ), dar pentru a egaliza rata pierderilor de electroni și ioni în fantele magnetice, barierele de potențial pozitive (ambipolare) sunt setate automat pentru a reduce pierderea de ioni din capcană.
Cu toate acestea, pentru a stabili o distribuție atât de asemănătoare a potențialului electrostatic, este necesar ca dimensiunea transversală a fluxului de particule din fantă să nu fie mult mai mare decât raza de ecranare Debye.
În caz contrar, la o lățime de curgere mai mare, bariera nu apare din cauza potențialului mare de scădere a golului, iar ionii părăsesc capcana fără a încetini.
Condiția necesară pentru micșorarea dimensiunii transversale a fantelor magnetice poate fi îndeplinită cel mai ușor pentru diverse geometrii unghiulare acute ale câmpului magnetic creat de un sistem de conductori cu direcția opusă a curentului în conductorii adiacente (în celule anti-oglindă sau multipoli). ).
O astfel de combinație a unui câmp magnetic cu unghi acut cu blocarea electrostatică a fantelor magnetice se numește „capcană electromagnetică”.
Astfel, într-o capcană electromagnetică, componenta electronică a plasmei este reținută de câmpurile magnetice și electrostatice externe, în timp ce componenta ionică este reținută de câmpul electrostatic al încărcăturii spațiale a electronilor necompensați. În acest caz, durata de viață a plasmei din capcană este determinată de viteza de difuzie a electronilor prin câmpul magnetic, iar rata de pierdere a ionilor este ajustată la rata de pierdere a electronilor prin ajustarea barierelor de potențial din golurile magnetice.
Alături de avantajele menționate mai sus, care sunt inerente întregii clase de capcane deschise, o caracteristică specifică a capcanelor electromagnetice este posibilitatea de a crea și încălzi plasmă printr-o metodă simplă de injectare a fluxurilor de electroni de mare energie (și, în anumite condiții, ioni) prin fante magnetice. În acest caz, câmpul magnetic în unghi acut cu regiunea sa centrală de mișcare neadiabatică a particulelor asigură captarea eficientă a fluxurilor injectate. Electronii capturați produc ionizarea gazului de lucru și cedează o parte din energia lor plasmei reci. O astfel de injecție „barieră” de electroni, produsă dintr-un electrod-catod de blocare încărcat negativ, este cea mai eficientă energetic în comparație cu toate celelalte metode de creare și încălzire a plasmei în capcane electromagnetice. Acest lucru se datorează faptului că electronii care se întorc la electrodul-catod de blocare nu scot energie din capcană (cu excepția unui mic „aditiv deasupra barierei”), ci o dau câmpului electric. Deoarece, concomitent cu scăparea electronilor prin barieră, aceștia sunt injectați din barieră, câmpul electric transferă energia primită de la electronii de ieșire direct către cei injectați, returnându-l în plasmă fără pierderi, adică are loc recuperarea energiei. Pierderea de energie de către electroni este asociată doar cu difuzia lor printr-un câmp magnetic.
Logica dezvoltării cercetării științifice în curs, în cele din urmă, l-a condus pe O. A. Lavrentiev la ideea capcanelor magnetice deschise cu mai multe fante pentru plasmă termonucleară cu blocare electrostatică a fantelor magnetice [5, OALavrentiev, V. A. Sidorkin, V. P. Goncharenko, Yu S. Azovsky, S. A. Vdovin, „Investigarea unei capcane electromagnetice multislit”, UFZh, 1974, vol. 19, nr. 8, p. 1277-1280].
Cel mai faimos dispozitiv IEC este Farnsworth-Hirsch Fusor , descris în 1967. [6] Este alcătuit din două rețele spiralate concentrice conductoare de electricitate situate într-o cameră cu vid. O cantitate mică de combustibil de fuziune este introdusă în cameră, care este ionizată de tensiunea dintre grile. Ionii încărcați pozitiv sunt accelerați spre centrul camerei și poate avea loc o reacție de fuziune între ei.
Fusotoarele sunt suficient de simple pentru a fi realizate de amatori sau de mici laboratoare. Fuzorii sunt capabili să producă reacții termonucleare, dar nu pot produce nicio cantitate semnificativă de energie. Sunt periculos de manevrat deoarece folosesc tensiune înaltă și pot emite radiații (neutroni, raze gamma, raze X). Fuzorii sunt utilizați ca surse comerciale de neutroni, de exemplu sub mărcile FusionStar și NSD-Fusion.
Există mai multe proiecte pentru a rezolva principalele probleme inerente fuzoarelor. În dispozitivul original, unii dintre ioni se ciocnesc cu rețelele, încălzindu-le și contaminând plasma cu ioni grei. Polywell folosește câmpuri magnetice pentru a crea un electrod virtual. [7] Un alt proiect folosește o capcană Penning pentru a captura electroni . [8] . Al treilea proiect, MARBLE [9] , folosește optica electrostatică pentru a ține ionii departe de conductorii rețelei.