Lawsoncriterioniksi

Lawsoncriterioniksi viittaa fuusion energiantehokkuuden saavuttamisen edellytysten joukkoon, joissa plasmaa ylläpitävä energia tuotetaan nopeammin kuin sen häviöt. Criterion on nimetty fyysikko John D. Lawsonin mukaan ja sitä käytetään magneettiseen sekä inertiaaliseen fuusioon liittyvien suunnitelmien ohjenuorana. Perusidea on yhdistää plasman tiheys (n), lämpötila (T) ja energiankontentionaika (τ) siten, että fuusioenergian tuotanto ylittää energiavaikutukset, kuten säteilyn ja lämmönjohtumisen.

Käytännössä Lawsonin kriteeri kirjoitetaan muodossa nTτ_E ≥ tietty arvo tai vaihtoehtoisesti nτ_E ≥ arvo tietyllä T-arvolla. Deuterium-tritium (D-T) fuusiossa yleisesti käytetty nTτ_E- tai nτ_E-rajapyyhkii antaa käytännön kynnysarvot: nTτ_E ≳ 3×10^21 keV·s·m^-3 ja/tai nτ_E ≳ 1×10^20 s·m^-3 (noin vastaavat arvot kun T on noin 10 keV). Tarkat luvut riippuvat fuusion reaktioreaktiosta, energiavaurioista ja häviöistä sekä siitä, miten hyvin alpha- hiukkaset voivat luoda lisäenergiaa plasmalle.

Käytännössä kriteeri on välttämätön, mutta ei riittävä. Se kertoo, millaiset n, T ja τ_E -arvot ovat suunnittelun tavoiteoita, mutta se ei yksin takaa energiabreikkiä, sillä häviöihin vaikuttavat tekijät (turha lämmönpoisto, epäpuhtaudet, instabiilit) sekä suunnittelun kokonaiskestävyys ratkaisevat. D-D, D-3He tai p-11B -fuusioilla kynnysarvot ovat erilaiset, ja ne vaativat usein suurempia arvoja. Tämän vuoksi Lawsoninine on keskeinen, mutta ei yksin riittävä mittari fuusiokehityksen arvioinnissa.