Критерий Лоусона

Крите́рий Ло́усона, определяет условие возникновения самоподдерживающейся термоядерной реакции в высокотемпературной плазме. Установлен Дж. Лоусоном и опубликован в 1957 г. Критерий Лоусона заключается в том, что произведение концентрации ${\displaystyle n}$ частиц на «энергетическое время жизни» ${\displaystyle \tau _{\mathrm {E} }}$ должно быть больше некоторой фиксированной величины (${\displaystyle \tau _{\mathrm {E} }}$ определяется как отношение энергии плазмы к скорости суммарных потерь энергии). В высокотемпературной плазме (температура ${\displaystyle T>10{\text{кэВ}}}$) ${\displaystyle n\tau _{E}>10^{14}\ {\text{см}}^{-3}\cdot {\text{с}}}$ для дейтерий-тритиевой реакции и ${\displaystyle n\tau _{E}>10^{15}\ {\text{см}}^{-3}\cdot {\text{с}}}$ для дейтерий-дейтериевой реакции при коэффициенте рекуперации высвобождаемой термоядерной энергии ${\displaystyle \eta \approx {\tfrac {1}{3}}}$ (коэффициент рекуперации обозначает долю выделяющейся энергии, которая может быть возвращена в плазму). При выполнении критерия Лоусона энергия, выделяющаяся при управляемом термоядерном синтезе, должна вдвое превышать энергию, вводимую в систему. Поскольку число и скорость реакций сильно зависят от ${\displaystyle T}$, вместо произведения ${\displaystyle n\tau _{\mathrm {E} }}$ часто используют тройное произведение ${\displaystyle n\tau _{E}T}$, где ${\displaystyle T}$ выражается в килоэлектронвольтах ( ${\displaystyle {\text{кэВ}}}$). Условие для этого произведения также называют критерием Лоусона (для дейтерий-тритиевой реакции ${\displaystyle n\tau _{E}T>10^{15}\ {\text{см}}^{-3}\cdot {\text{кэВ}}}$). Из критерия Лоусона видно, что для осуществления самоподдерживающейся реакции термоядерного синтеза необходимо либо длительно удерживать высокотемпературную плазму, что реализуется в токамаках и других установках с магнитным удержанием, либо (при малых ${\displaystyle \tau _{\mathrm {E} }}$) значительно повышать концентрацию и температуру плазмы (см. Инерциальное удержание, Лазерный термоядерный синтез). В последнем случае критерий Лоусона обычно выражают через плотность ${\displaystyle \rho }$ и радиус ${\displaystyle R}$ мишени; ${\displaystyle \rho R>1{\text{г}}/{\text{см}}^{2}}$ для дейтерий-тритиевой реакции.