在最有望率先实现商用的氘氚(D-T)聚变反应中,每次反应释放约17.6兆电子伏特(MeV)的能量。这些能量并非匀称释放,主要由两种产品携带:中子(约14.1 MeV)与α粒子(约3.5 MeV)。
中子不带电,险些不与磁场相互作用,因此会径直飞出等离子体,穿入困绕等离子体的包层(blanket)结构中。在那里,中子通过与包层质料(锂、铅、铍等)的核反应被慢化并沉积其动能,将绝大部分能量转化为热能。这部分热能约占聚变释放总能量的80%,是聚变能输出的主体。
α粒子带正电,受磁场约束,能量主要沉积在等离子体内部,用于维持等离子体自身的高温(即“自加热”),从而降低外部加热系统的功率需求。别的,等离子体还会通过辐射损失一部分能量,这部分能量直接作用于最内层的第一壁。
因此,聚变能量的有用使用,要害在于将中子沉积在包层中的热能,以及第一壁所吸收的辐射与粒子流热量,通过一套可靠的热传输与转换系统,高效转化为电能。