エネルギー増倍率
1955年、ジョン・ローソンがエネルギーバランスのメカニズムを初めて詳細に研究し、当初は機密扱いだったが、1957年の有名な論文で公表した。この論文で彼は、特にハンス・サーリング、ピーター・トーネマン、そしてリチャード・ポストによる総説など、それ以前の研究者による研究を発展させ、さまざまなメカニズムによって失われるパワーの量を詳細に予測し、反応を維持するために必要なエネルギーと比較した。このバランスは今日、ローソン条件として知られている。
成功した核融合炉の設計では、核融合反応によってPfusと呼ばれるパワーが生成される。また、このエネルギーの一部、Plossがさまざまなメカニズムによって失われるが、そのほとんどが、燃料の炉壁へ対流と、さまざまな形での輻射である。反応を継続させるためには、システムはこれらの損失を補うために追加熱を行わなければならない。そしてPloss = Pheatのとき熱平衡を保つ。
ブレークイーブンの最も基本的な定義は、Q = 1である。つまり Pfus = Pheatである。
同様の用語と区別するために、この定義を科学的ブレークイーブンと呼ぶ文献もある。 しかし、特定の分野、特に慣性閉じ込め核融合の分野で使われる。慣性装置や多くの同様の概念は、平衡を保とうとするのではなく、単に生成されたエネルギーを利用するものである。この場合、Pheatは、直接加熱であろうと、レーザーや磁気圧縮のような他のシステムであろうと、反応生成に必要なすべてのエネルギーを考慮する。
その電気は、プラズマを運転温度まで加熱するのに使うことができる。このように自力で電力を供給するシステムは、工学的ブレークイーブンで運転されているとされる。工学的ブレークイーブンを超えて稼働している場合、消費量よりも多くの電力を生産し、その余剰分を売ることができる。運転コストを賄うだけの電力を販売できるものは、経済的ブレークイーブンと呼ばれることがある。さらに実験段階では、核融合の燃料、特にトリチウムが非常に高価であるため、水素や重水素だけを使って行われる。これらの燃料で運転され、トリチウムが導入された場合にはブレークイーブンの条件に達するだろう炉は、外挿ブレークイーブンにあると言われる。
1997年以来20年以上、Q の記録はJETのQ = 0.67であった。Qext(重水素ガスの実験から外挿したQ値)の記録はJT-60が保持しており、Qext = 1.25で、JETの以前のQext = 1.14をわずかに上回った。2022年12月、国立点火施設は2.05 MJのレーザー加熱から3.15 MJの出力でQ = 1.54に達し、2023年現在も記録を保持している。