Fusor

Fusor 是一種實驗裝置，它以電場來加熱離子，直到產生適合核聚變的情況。這是一種慣性靜電約束裝置，主體內部呈真空狀態，當中有兩個帶著電極的金屬籠子，產生電壓。帶著正電的離子進入這個裝置，會被電場牽引而加速、發熱，並集中在中心位置。當達到適合的溫度，離子在裝置中心的濃度也增加，若發生相互碰撞，且燃料適當（氘）即會發生核聚變。

這種實驗裝置，最常見的型別，是 Farnsworth–Hirsch fusor。這個裝置由美國發明家費羅・法恩斯沃斯 (1964 年) 和在 1967 年發明。洛斯阿拉莫斯國家實驗室的 William Elmore，James L. Tuck 與 Ken Watson，曾經提出另一個構想，但是沒有實際作出來。

目前這種裝置的輸出功率遠小於輸入功率，還不能作為能源，但是可以用作實際的中子源。

機制

Fusor 這個裝置包含兩個用金屬線作成的籠子，外層的金屬籠子為陽極，而內層的籠子為陰極，這兩個籠子被包覆起來，裝置內形成真空。當帶著正電的離子進入裝置，會被內層外層電極形成的電場牽引，向內部加速。隨著離子的速度增加，溫度也會隨之增加。電場牽引著離子，使它的速度上升，溫度也上升，一直加熱到可能發生核聚變的狀態。在裝置中心位置，離子濃度會增高，若發生碰撞，可能有幾個離子發生核聚變。

每增加 1 伏特的電壓，可以使離子溫度增加 11,604 開爾文。典型的磁侷限融合裝置產生的電漿，約為 15 keV 或是 170 megakelvin。只要有 15,000 伏特的電壓，就可以使帶著正電的離子加熱到這個程度。但因為這個裝置的電阻會使能量產生很高的耗損，因此類似的裝置，輸入功率都會大於輸出功率，通常無法實際產出能量。

歷史

這種核融合裝置的設計概念，最早由費羅・法恩斯沃斯提出，使用慣性靜電約束（IEC）的原理。費羅・法恩斯沃斯在自己的實驗室中進行設計，並取得專利。慣性靜電約束這個名稱也是由他選定。

1949 年，ITT 公司併購了法恩斯沃斯實驗室，核融合計畫被認為無利可圖，因此遭到擱置。

1962 年，費羅・法恩斯沃斯提出一項專利，以線柵間的電壓差，來牽引離子，使離子加速到發生核融合。

1964 年至 1967 年間，提出一個修改過後的設計，並開始實際建造。

實作

專業

東京工業大學
威斯康星大學麥迪遜分校

業餘

泰勒・威爾遜，在 14 歲時製造出 Fusor，誘發核融合反應，製造出可被偵測到的中子流。在 2008 年至 2014 年間，號稱全世界最年輕製造出核融合的人。
Jackson Oswalt，據福克斯新聞報道，他於 12 歲時成功製造出一臺可工作的 Fusor 裝置，結果得到開源 Fusor 研究聯盟（Fusor.net 論壇）的認可。
蕭大為，臺灣新北市理化補教老師，美國紐澤西 Ratgers 大學化工碩士，在 2009 年，以 9 天時間，製造出一臺 Fusor

延伸導讀

Reducing the Barriers to Fusion Electric Power; G. L. Kulcinski and J. F. Santarius, October 1997 Presented at "Pathways to Fusion Power", submitted to Journal of Fusion Energy, vol. 17, No. 1, 1998. (Abstract in PDF)
Robert L. Hirsch, "Inertial-Electrostatic Confinement of Ionized Fusion Gases", Journal of Applied Physics, v. 38, no. 7, October 1967
Irving Langmuir, Katharine B. Blodgett, "Currents limited by space charge between concentric spheres" Physical Review, vol. 24, No. 1, pp49–59, 1924
R. A. Anderl, J. K. Hartwell, J. H. Nadler, J. M. DeMora, R. A. Stubbers, and G. H. Miley, Development of an IEC Neutron Source for NDE, 16th Symposium on Fusion Engineering, eds. G. H. Miley and C. M. Elliott, IEEE Conf. Proc. 95CH35852, IEEE Piscataway, New Jersey, 1482–1485 (1996).

"On the Inertial-Electrostatic Confinement of a Plasma" William C. Elmore, James L. Tuck, Kenneth M. Watson, The Physics of Fluids v. 2, no 3, May–June, 1959
; R. P. Ashley, G. L. Kulcinski, J.F. Santarius, S. Krupakar Murali, G. Piefer; IEEE Publication 99CH37050, pg. 35-37, 18th Symposium on Fusion Engineering, Albuquerque NM, 25–29 October 1999.

G. L. Kulcinski, Progress in Steady State Fusion of Advanced Fuels in the University of Wisconsin IEC Device, March 2001
Fusion Reactivity Characterization of a Spherically Convergent Ion Focus, T.A. Thorson, R.D. Durst, R.J. Fonck, A.C. Sontag, Nuclear Fusion, Vol. 38, No. 4. p.495, April 1998. (abstract)
Convergence, Electrostatic Potential, and Density Measurements in a Spherically Convergent Ion Focus, T. A. Thorson, R. D. Durst, R. J. Fonck, and L. P. Wainwright, Phys. Plasma, 4:1, January 1997.

R. W. Bussard and L. W. Jameson, "Inertial-Electrostatic Propulsion Spectrum: Airbreathing to Interstellar Flight", Journal of Propulsion and Power, v 11, no 2. The authors describe the proton— Boron 11 reaction and its application to ionic electrostatic confinement.

R. W. Bussard and L. W. Jameson, "Fusion as Electric Propulsion", Journal of Propulsion and Power, v 6, no 5, September–October, 1990 (This is the same Bussard who conceived the Bussard Ramjet widely used in science-fiction for interstellar rocketry)
Todd H. Rider, "A general critique of inertial-electrostatic confinement fusion systems", M.S. thesis at MIT, 1994.

Todd H. Rider, "Fundamental limitations on plasma fusion systems not in thermodynamic equilibrium", Ph. D. thesis at MIT, 1995.

Todd H. Rider, "Fundamental limitations on plasma fusion systems not in thermodynamic equilibrium" Physics of Plasmas, April 1997, Volume 4, Issue 4, pp.1039–1046.

Could Advanced Fusion Fuels Be Used with Today's Technology?; J.F. Santarius, G.L. Kulcinski, L.A. El-Guebaly, H.Y. Khater, January 1998 presented at Fusion Power Associates Annual Meeting, 27–29 August 1997, Aspen CO; Journal of Fusion Energy, Vol. 17, No. 1, 1998, p.33.

R. W. Bussard and L. W. Jameson, "From SSTO to Saturn's Moons, Superperformance Fusion Propulsion for Practical Spaceflight", 30th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, 27–29 June 1994, AIAA-94-3269
Robert W. Bussard presentation video to Google Employees— Google TechTalks, 9 November 2006.

"The Advent of Clean Nuclear Fusion: Super-performance Space Power and Propulsion", Robert W. Bussard, Ph.D., 57th International Astronautical Congress, 2–6 October 2006.