脉冲电流产生的强磁场作用于自身载流等离子体负载 ， 使其受到洛仑兹力作用而向负载轴心内爆 ， 通过惯性约束实现热核点火和燃烧 。 基于脉冲功率技术的快Z箍缩(Fast Z—pinch)技术可以实现驱动器电储能到Z箍缩负载动能或X光辐射能的高效率能量转换 。 2010年提出的Z箍缩直接驱动激光预热磁化套筒结合了惯性约束中压缩加热和磁约束中磁绝缘和α加热增强的优势 ， 有望为实现聚变提供新途径 。
大致意思是目前激光约束突破很难 ， 但Z-箍缩给出了一个新方向 ， 使得聚变的门槛变得更低 ， 原因也比较简单 ， 与磁约束动辄几栋楼那么大、聚变腔体堪比一个小会议室 ， Z-箍缩明显要小很多 ， 能量输入也不大 。
Z-FFR混合堆的另一个关键就是次临界反应堆 ， 它以低含量铀-235为核燃料 ， 混合大量铀-238（普通核反应堆中这个为核废料） ， 轻水为传热、慢化介质并与压水堆技术结合的次临界反应堆 。
它的工作过程是这样的 ， 氘氚聚变后的高能中子能量达14MeV ， 通过轻水减速后被铀-235捕获发生裂变 ， 其裂变产生的2~3个“中能”中子被轻水减速后再被铀-235捕获再次裂变 。
另一个则是轻水减速中子的效果很差（就需要它不好） ， 大部分聚变产生的高能中子并不会被减速 ， 而是直接被铀-238捕获 ， 高能中子可以直接让其裂变 ， 能量稍低的也能让其完成增殖变成铀-239、经过几次衰变后转化为钚-239 。
钚-239大家都知道 ， 这是制造原子弹的原料 ， 当然这也是可以裂变的产物 ， 所以在混合堆中裂变燃料利用率之高难以想象 ， 比如快中子增殖堆中的钍等都以利用起来 ， 对这些可裂变或者原来的裂变堆中的难以裂变的原料甚至核废料都可以裂变 ， 利用率可达90%以上 ， 就目前地球上的铀、钍资源可以为人类提供千年的能源 。
还有一个关键则是其裂变过程的中子大部分都是Z-箍缩核聚变提供 ， 如果Z-FFR混合堆失控 ， Z-箍缩核聚变停堆 ， 那么提供裂变的高能中子将减少直至消失 ， 这个裂变堆也会渐渐停止 ， 不存在热失控的问题 ， 这就是次临界堆的安全性 。
因此Z-FFR混合堆安全性相当高 ， 而且对中心核聚变堆的功率要求比较低 ， 不过其制造成本就目前而言仍然比较高 ， 100万千瓦的Z-FFR混合堆造价为30亿美元左右 。
2028年并网发电？
Z-FFR混合堆中包含三个部分：Z-箍缩驱动器、聚变靶及爆室、次临界能源堆 ， 最关键的技术是Z-箍缩驱动器 ， 它需要数十兆安量级的电流产生百万大气压的磁压力 ， 驱动套筒等离子体以每秒数百公里高速向心内爆 ， 实现靶丸聚变 。
彭院士认为 ， 目前用于用于聚变研究的至少需要60兆安电流的驱动器 ， 采用LTD拓扑结构 ， 降低基本放电单元的能量和功率；增大电流脉冲上升前沿时间和负载半径；提出新型的磁绝缘传输线（MITL）等降低技术要求 。
彭院士表示 ， 通过极强的电脉冲产生的磁压力的驱动器将于2025年左右在成都建成 ， 这台驱动器将产生5000万安培的电流 ， 大约是美国桑迪亚国家实验室的类似设备Z-箍缩设备的两倍 ， 它是2028年完成Z-FFR混合堆最关键的设备 ， 这将为在2035年前完成商业发电做好准备 。
核聚变发电技术：到底有几种？为何会那么难？如果不是很熟悉核聚变路线的朋友 ， 对上文中的磁约束、惯性约束等关键词可能看得云里雾里 ， 不过没关系 ， 下文会继续介绍下核聚变的几条路线以及目前大致的进度 。
核聚变的种类以及实现的难度
核裂变是利用重核被中子轰击后裂变为两个较轻的原子核 ， 并且会释放出2~3个中子和大量能量的过程 ， 核聚变刚好和这个过程相反 ， 过程是两个个轻核聚变成两个重核的过程 ， 你没有看错 ， 重核裂变、轻核聚变都可以放出巨大能量 ， 两者“交汇点”是铁核 ， 因此恒星中一旦生成铁就无法聚变了 ， 也没法裂变 ， 成了一个“死球” ， 未来将会坍缩形成超新星爆发 。
扯远了 ， 再回到核聚变 ， 尽管铁核前的原子核大部分都能聚变 ， 但实现难度太高 ， 因此科学家会找最容易聚变的原子核 ， 这个标准就是结合能低 ， 大致的顺序是原子序数越靠前结合能越低 ， 氢最低（氢有氕氘氚三种同位素 ， 氕占比最高为99.98% ， 氘为0.02% ， 氚痕量） ， 不过两个氕核聚变要先吸收能量 ， 将其中一个质子转变为中子 ， 变成氘后再聚变 ， 要求太高 ， 只有太阳那样的核心才能完成 ， 而且效率极低 。
推荐阅读
- 太阳这么强大，地球都被晒热了，为啥宇宙空间却接近绝对零度？
- 核聚变大约占可观测宇宙质量百分之多少？
- 人工合成黄金有多难？明明可以人工合成黄金，为啥没人愿意干？
- 太阳熄灭后，地球会怎样？人类8分钟后才能感知？准确说是一万年
- 640光年外，参宿四亮度急剧下滑，它马上就要超新星爆发了？
- 软件方面的巨大进步，韩国科学家改写了核聚变托卡马克底层模式
- 恒星的质量有上限，体积呢？同样有极限
- 氧化锆材料
- 物质世界到底是什么原子核运动极不稳定的元素是什么