聚变能是一种核能形式，它的主要应用方式是通过大型基本负荷发电站进行电力供应。和
其它能量供应方式相比，聚变能在燃料蕴藏量、环境影响和安全性都有很大的优势。聚变反
应主要是通过氘核(D)和氚核(T)发生反应产生α 粒子和中子，并释放能量，我们称之为DT反
应。在自然界中选取这两种很轻的元素进行聚变反应和元素的结合能有关。从微观角度看，
氘核和氚核之间的碰撞引起核聚变，该过程和(反应)截面、平均自由程、碰撞频率、碰撞时
间和反应速度等概念有关
2024年江西省研究生数学建模竞赛题目
聚变反应堆设计
。
图 1: ARIES-AT商业聚变反应堆的截面图[1]
磁约束聚变反应堆通过磁场把热等离子体约束到一个环形的三维区域（拓扑结构等价于轮
胎内部）中。和等离子体最接近的一层称为“第一壁”，磁场的约束确保热等离子体和第一
壁不接触。第一壁的外层是包层（Blanket I,Blanket II），它是进行能量转换的地方。围绕
包层是屏蔽层(HT shield)，用来保护磁体和工厂免受中子和γ射线的辐射。最后，在屏蔽层
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