无公式硬核科普！了解“反场构形”，让你成为核聚变高端玩家

反场构形，什么鬼东西？我好像就听说过中科大搞过一个什么“反场”箍缩，啥叫反场？箍缩又是个啥?

别急，听我跟你细细道来,没有一个公式,让你看明白之后变成核聚变的行家!

反场构形（FRC）作为一种基础技术在聚变火箭中被普遍的采用,高端轻奢大气上档次！

反场构形是自组织等离子体的一个例子，是等离子体受约束后形成的长椭形高密度等离子体环，具有沿轴向流动的闭合磁场线（还是没讲清为啥叫“反”，往后看）。

说人话就是：反场构形等离子体自己很乖，会自行抱团不乱跑！

要是别人问你啥叫反场，你就撂下这一句话给他保证很专业：离子体自组织形态

好了，搞定一个，我们接着讲一讲什么叫箍缩？这个词听着咋就这么尬呢

重点来了：反场不会自发产生，那就得盘它呀，箍缩就是通过先箍后缩把等离子体盘成这样一种形态，明白了呗

那你要说了，你这不是废话吗？先箍后缩，到底啥意思啊？忽悠呢你就，其实前面已经反场解释的差不多了，你要是不嫌头疼，基本上到这里就结束了。

那如果你要上头了，非得搞明白这个先箍后缩是个啥意思，那你就得头铁一点把它认真看一下。这是你自愿的哦！

上图也是反场构形的磁力线图示，外部为开放磁场，内外磁场之间为冷刮落层（有大作用），看着美呗，像不像个那啥。

跟大家一样，我对这个“反”字也很好奇，在知乎、维基百科、甚至国际原子能机构的聚变等离子体物理文献上你都找不到这个“反"字最直接的解释，这也搞得我是心里非常痒，为什么叫反场？怎样形成的？大家看看下面这个图就明白了。

我来解释下：简单点的，图中上下各四个灰色的方块代表4组线圈（实物有8组），这是中国工程物理研究院脉冲功率科学与技术重点实验室“荧光-1”实验的箍缩(θ-pinch）装置。

大家看看图中橙色的部分，a、b、c、d四幅图代表内部等离子团经过一顿盘，最后形成了闭合的磁场线，重点来了！！！

“反”字就是指：箍缩线圈用先逆时针再顺时针的磁场“搓出了”（你可以理解为搓圆子）这团具有闭合磁场线的等离子环（注意黄色部分只是等离子磁力线的形状示意，并不是等离子本身的形状示意），图a逆时针，图b顺时针，图c、d代表内部等离子团磁力线逐步闭合。（眼花不）。

至于啥叫箍缩？啥叫先箍后缩？上面的通过磁场变换一顿盘的过程就叫先箍后缩，你要是没看明白，我也没办法了

箍缩(θ-pinch）只是形成反场构形的方法之一，其他方法还有：球马克融合（spheromakmerging)、碰撞融合（collisionmerging)（三阿尔法公司就是用的这种技术来研究聚变发电）、旋转磁场（rotatingmagneticfields)等。

上图是PPPL公司技术论文中的FRC示意图，中间的圆柱体为等离子体环，宽箭头表示等离子体的电流方向。

其实上面的几张图大家应该已经明白的差不多了，FRC只有轴向磁场，没有环向磁场，具有准线性拓扑结构，因此有很好的可转移性，在相同的磁压力下，FRC有超过10倍托卡马克装置的等离子体压力值，而磁压力的峰值只需托卡马克装置的1/3，高β值（等离子体压力／磁压力）使得氘和氦3、氢和硼这些融点高，理论上不产生中子的聚变材料可能被使用。

嗯我来用人话解释一下，FRC就是聚变中的小金钢！用了它，火箭就可以做的又小又强大。

氦-3之所以被认为是航天器的动力源，主要是因为它在月球上的丰度。目前，科学家估计月球上有100万吨氦-3，主要是由于太阳风与月球表面碰撞并将其沉积到土壤中。（玉兔去干啥现在知道了吧）

反场构形不好的地方：

1、不稳定：也有不稳定因素，当反场构形的磁场轴线与外部磁场轴不平行时，会加速倾斜并自我崩塌。

2.难加热：反场构形属于自组织等离子体，虽然密度较高，但能量较低，犹如一锅冷的浓汤，要进一步提高能量，就需要通过射频加热，但这通常会造成FRC场线的打开，使其难以保持和被加热到聚变所要求的能量（罪魁祸首被称为低杂化漂移不稳定性），结果是FRC目前通常只能被用于等离子体的预加热，往聚变条件下的加热手段需要被进一步研究。

但不是什么大问题，这点困难搞聚变火箭的公司有招！

好了，就酱！