你问了一个很大的问题。一个核聚变发电厂需要解决几个问题。以下是这些问题，并给出了不同的解决方案:
背景
当两个离子碰撞时，就会发生聚变。一个很好的经验法则:当两个氘离子以大约10,000 eV的能量碰撞时;核聚变是一种可能性。离子包含在等离子体中。你可以通过加热气体产生等离子体。当氘加热到超过16 eV时，电子和离子就会分裂。等离子体是(+)离子和(-)电子的混合物。
加热等离子体：聚变电源的第一步是加热等离子体；
有几种方法可以做到这一点：
电场
你可以用(-)电场加热(+)电场;这里有几个例子。在ITER上，他们将一束(+)离子沿着一个电压降进行加速，使其中和，并将其注入托卡马克。在fusors中，人们只需要将两个铁丝笼一个套在另一个里面，然后在上面放一个电压降来加热离子。通过penning陷阱或聚合物阱，人们试图利用充满更多(-)电子的等离子体云来制造和保持电压降。
用微波加热等离子体
你可以用微波炉加热气体来制造等离子体——就像你用微波炉加热食物一样。许多工具(例如:硅片蚀刻或等离子体清洁器)使用微波作为一种廉价、简单的方法来制造等离子体。也就是说，聚变等离子体需要比传统等离子体热得多。
等离子体的压缩。压缩加热是指在一个小体积中压缩大量的能量——通过“几何聚焦”加热。在激光核聚变中，他们通过爆炸一个冰冻的聚变燃料球来实现这一点。有一个物质向外爆炸和一个相等的相反的冲击波向内爆炸。在欧米茄，我们通常将材料压缩到水的密度的1000倍和1000 - 1500万开氏度，持续时间在纳秒量级。在一般聚变中，压缩是用液态金属壁挤压准稳定等离子体来完成的。如果我对密集等离子体聚焦的理解正确，这个概念也使用了压缩。
磁振荡
洛克希德已经提议在其紧凑的聚变反应堆中使用磁振荡来加热等离子体。
最常见的方法是利用磁场。等离子体是一种奇特的流体，它能传导电场和磁场。你可以用磁场控制等离子体，控制等离子体和停止等离子体。离子可以像螺旋一样绕着磁力线运动——就像高速公路上的汽车一样，来回跟着磁力线运动。这就引出了保持等离子体最常见的方法:环形扭曲磁场。这是用在:恒星加速器，托卡马克和球形托卡马克和riggatron。这也导致了LDX中使用的“马桶”磁场结构。你也可以反射离子。如果一个离子从低磁场运动到高磁场，它可以反向运动;这叫做磁镜。这种方法被用于尖桩栅栏，磁镜和低β形式的多元阱。最后，等离子体也可以通过自身的运动产生自身的磁场。等离子体自我包含的趋势已被用于:spheromaks和场反向配置
你也可以用电场把(+)离子束缚住。这是福尔式的基础。这不是一个详尽的分类，大多数方法使用电场和磁场的组合。
运行时
接下来，您需要运行您的聚变机器—获取聚变—一段时间。以下是典型的“拍摄时间”。
- 激光聚变只能使等离子体保持很短的时间（纳秒）
- 捏缩，等离子聚焦也是核聚变的短爆发。
- 低β聚合物井显示电压下降~10 - 20秒。
- 托卡马克的拍摄时间通常是几十秒
- 熔断器可以连续熔化数小时甚至数天，直到笼烧完或燃料耗尽等。
提取能量
你需要找到一种方法从炽热的等离子融合云中提取能量。托卡马克喷气机自1991年（世界上第一次有控制地释放核聚变能量）以来就一直在这样做。以下是一些方法：
- 直接转换：从聚变中获取能量的最佳方法是直接转换。该方法在1980年代的镜机（TMX-U机）上展示了47%的捕获效率。但是，那是在实验室里，谁知道我们是否能把它作为一种标准的能量捕获方法。
- 行波管：这个概念是指一股带电粒子通过缠绕在周围的电线产生电流。
- 传统的蒸汽动力：一般聚变就是利用聚变来加热工作流体（液态金属），然后用它来加热水并产生蒸汽。蒸汽在激光聚变的生活概念中也被提出。
- 聚变/裂变混合：也有人提议用聚变反应堆中的中子给裂变反应堆中的材料重新充电。这也是利弗莫尔（2006-2013）支持的生命激光聚变计划的一部分。
净能量
当你提取能量时，你需要达到净能量。到目前为止，这在核聚变研究中一直是难以捉摸的。如果我们看到了净能量，那将是一个突破——相当于莱特兄弟的第一次飞行。
20世纪50年代，约翰·劳森（John Lawson）给了我们关于热等离子体云聚变的能量平衡：
净功率=机器效率*（聚变功率-辐射损耗-传导损耗）
机器的效率决定了机器加热，捕捉和保持熔化率的好坏。这也说明了该设备捕捉电能的能力。无论什么原因，每次等离子体改变速度都会发生辐射损失。我们倾向于认为它是一种解析发射（回旋加速器，同步加速器，可见光，红外，紫外，轫致辐射等等）-但实际上-它是云在等离子体移动时以光的形式流失能量。另一个损失项是传导损失。这是任何时候质量离开云。它带走了能量。你想让等离子体与任何金属表面绝缘。核聚变产生的能量是最后一个需要考虑的术语。核聚变世界的大部分精力都集中在用高三重产品来提高这个术语上。他们专注于此，却忽视了成本、规模和复杂性。这是核聚变的能量方程。
聚变功率=燃料密度数A *燃料密度数B *截面（温度）*每个反应的能量
这通常是整个云的平均值。
核电站维护
按照本规定，您需要长期运行和维护您的核聚变电站。
1、 持久性因方法而异。人们把这称为“第一堵墙”问题——但这个问题并不适用于每一种方法。关键是：机器内部的熔合率是多少？核聚变产生了中子，而中子又把事情搞砸了。聚变也产生热量，伽马辐射，热离子和（对于某些燃料）阿尔法粒子等。因此，第一道墙可能要同时处理许多问题。脆化-中子在周围的物质中撞击出洞。还有嬗变——阿尔法和中子撞击室壁并与这些材料融合。存在热应力——快速加热和冷却会导致墙体出现问题。还有热离子发射——热量使离子自发地从表面发射。
2、 但是，如果能量平衡只需要一个低的核聚变率，许多这类问题就可以避免。比如说，我们每分钟只进行几次核聚变，而且我们的核聚变机器运行得非常高效；所以净能量可以从这个低速率中提取出来。材料的耐久性就会提高。
3、另外，如果我们运行一个非中子燃料，中子问题就会减少。质子硼-11不会直接产生中子，但一个副反应可以。以我们目前的技术，这是一个渺茫的机会。
总而言之：人类在核聚变能源领域取得的成就令人惊叹。
