Factor de ganancia de energía de fusión
Se le denomina punto de equilibrio a la condición Q = 1.
Los neutrones no están contenidos por los campos magnéticos(en confinamiento magnético) ni en el plasma denso (en confinamiento inercial) pero son absorbidos por los muros o cobertura del núcleo del reactor.
Debido a varias reacciones exotérmicas y endotérmicas, la cobertura puede tener una ganancia de energía unos puntos porcentuales por encima o por debajo de 100%, pero que será obviado aquí.
La energía de los neutrones puede ser usada para calentar un medio como helio gaseoso o litio líquido a alta temperatura y usar a continuación este medio para producir electricidad a una eficiencia ηelec, tal que la potencia eléctrica Pelec = ηelec(1 - fch)Pfus.
Una fracción de la potencia eléctrica es recirculada para realimentar los sistemas del reactor, frecirc.
Se requiere potencia para iluminación, bombeo, producción de los campos magnéticos, etc., pero la mayor parte es usada para el calentamiento del pasma, por lo que podemos escribir Pheat = ηheatPelec, donde ηheat es la eficiencia con la que la potencia eléctrica es convertida al tipo de potencia requerida para calentar el plasma.
El objetivo de un reactor de fusión es producir energía, no recircularla, por lo que un diseño práctico debe tener frecirc = 0.2 aproximadamente.
Un valor menor será mejor, pero tanto más difícil de conseguir.
Por supuesto, Q = 15 sería suficiente y Q = 30 podría ser alcanzable, pero este simple cálculo muestra la magnitud de la ganancia de energía requerida.
Téngase en cuenta que para el experimento JET con un modelo Tokamak se consiguió Q = 0.7 < 1 y está previsto conseguirse un Q = 10 con el futuro ITER (también basado en Tokamak).
En el proceso, existe un canal de pérdida de energía que es independiente del esquema de confinamiento (inercial, magnético, magnético-inercial...) y que resulta prácticamente imposible evitar, la radiación asociada al Bremsstrahlung.
Esta temperatura de ignición se encuentra alrededor de los 4 keV para la reacción D-T y sobre los 35 keV para la reacción D-D.
