为什么钢铁侠胸口的微型方舟反应堆在现实中还没实现？ 第1页

先说是什么。

根据Marvel database的Arc Reactor 词条，钢铁侠胸口的反应堆，其实就是斯塔克工厂中那个大型反应堆的缩小版。

而下面是磁约束核聚变反应堆示意图。

从结构上可以推测，测钢铁侠胸口的方舟反应堆，其原型就是现实中的环形磁约束核聚变装置。

再说为什么.

磁约束聚变装置一般都很大。

把反应堆造这么大，当然不是因为钱多的没地方烧，而是做小了确实不行。我是学材料的，所以就说一说材料上的限制（注意这不是唯一限制反应堆尺寸的因素）。

既然是磁约束聚变装置，那么一个用于控制等离子体的强磁场自然是必不可少的。而产生强磁场的原理很简单，高中就学过，就是绕线圈。

当然，磁约束聚变堆里的线圈要高级一点，为了获得强磁场，需要在线圈里通上强电流，所以我们用超导材料做线圈。

聚变堆的功率密度正比于磁场的四次方。也就是说，磁场强度越高，产出同样功率需要的尺寸就越小。

那么，为了造出方舟反应堆这样小的聚变堆，我们使劲堆磁场强度不就得了。

可惜的是，超导材料能提供的磁场存在一个天花板，称为临界磁场强度。超过这个磁场强度，材料就失去超导性能，在欧姆定律下强大的电流会瞬间烧毁线圈。

最近MIT的大佬们设计了一个聚变堆，采用了当时世界上最强的超导材料，通过高强度的磁场，把反应堆体积缩小到了ITER的1/8以下。

巧的是，MIT的这个反应堆起名字时借鉴了钢铁侠电影，也叫方舟反应堆(ARC fusion reactor)

所以为了缩小反应堆尺寸，就得研发新的超导材料，想办法提高材料的临界磁场强度。

核裂变要实现自我维持的链式反应（反应产生的中子能继续引发裂变）需要核燃料达到一定的临界质量。如果核燃料低于临界质量那裂变反应就无法维持下去，只能通过外部强中子源引发。所以这限制了核反应堆的大小。

还有就是辐射屏蔽问题，裂变反应会释放出各种危险的电离辐射，例如Beta辐射、中子辐射、X射线、伽马射线等，后三者的穿透力都不小，没办法轻松屏蔽。这进一步让核反应堆难以小型化。NASA方面搞的最轻巧的太空反应堆也差不多有2吨。

聚变的话则是另一回事了。众所周知核聚变需要非常苛刻的高温、高压，冷聚变啥的未定论的我不想评论，要让核聚变如此微型化可预见未来最有可能的是用反物质催化，用极其微量的反物质例如反质子和正物质湮灭产生的能量可以给聚变点火。当然还需要足够强大的磁体，以便控制好聚变等离子体不泄漏。磁体技术很大程度上决定了聚变堆能做多小。还有聚变燃料不能是氘-氚，因为会产生强烈的中子辐射，给屏蔽出大难题。

有人提到核电池，简单的说核电池是用放射性元素衰变产生的能量发电，能量低但是持久可靠，至于多持久取决于所用的放射性元素半衰期。

现在已经有民用核电池例如用钷147的，以前甚至还有心脏起搏器里用钚238的，然而都功率很低。而且含放射性物质。

自己DIY核电池也好办，去买氚光管，外面包上光伏电池例如可以弯折的有机薄膜光伏电池，就能成简易的核电池，当然输出功率就。。。。。。。不过可以接个电容啥的，用核电池给电容充电，需要用电时就用电容里的，这样就能弥补功率微弱的缺点了。