เครื่องฟิวเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สนามไฟฟ้าในการให้ความร้อนแก่ไอออนจนถึงอุณหภูมิที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชันนิวเคลียร์เครื่องนี้เหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าระหว่างกรงโลหะสองอันภายในสุญญากาศ ไอออนบวกจะตกลงมาตามแรงดันไฟฟ้านี้และเพิ่มความเร็วขึ้นเรื่อยๆ หากพวกมันชนกันที่จุดศูนย์กลาง พวกมันก็จะเกิดการหลอมรวมกัน นี่คือ อุปกรณ์ กักเก็บไฟฟ้าสถิตแบบเฉื่อย ชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นชนิดที่ได้รับการศึกษาในสาขาหนึ่งของการวิจัยฟิวชัน

เครื่องฟิวเซอร์ Farnsworth–Hirsch เป็นเครื่องฟิวเซอร์ประเภทที่พบได้บ่อยที่สุด^{[ 1 ]}การออกแบบนี้มาจากผลงานของPhilo T. Farnsworthในปี 1964 และRobert L. Hirschในปี 1967 ^{[ 2 ] [ 3 ]} ก่อนหน้านี้ William Elmore, James L. Tuckและ Ken Watson ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamosได้เสนอเครื่องฟิวเซอร์ประเภทอื่นไว้^{[ 4 ]}แม้ว่าพวกเขาจะไม่เคยสร้างเครื่องจักรดัง กล่าวก็ตาม

เครื่องฟิวเซอร์ถูกสร้างขึ้นโดยสถาบันต่างๆ ซึ่งรวมถึงสถาบันการศึกษา เช่นมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน–แมดิสัน [ ^{5 ]}สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์^{[ 6 ]}และหน่วยงานของรัฐ เช่นองค์การพลังงานปรมาณูแห่งอิหร่านและองค์การพลังงานปรมาณูแห่งตุรกี [ ^{7 ] [ 8 ] ฟิ} วเซอร์ยังได้รับการพัฒนาในเชิงพาณิชย์ด้วย เช่น ใช้เป็นแหล่งกำเนิด^{นิวตรอน}โดย DaimlerChrysler Aerospace ^{[ 9 ]}และเป็นวิธีการสร้างไอโซโทปทางการแพทย์^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}ฟิวเซอร์ยังได้รับความนิยมอย่างมากในหมู่นักเล่นและมือสมัครเล่น จำนวนมือสมัครเล่นที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ได้ทำการฟิวชั่นนิวเคลียร์โดยใช้เครื่องฟิวเซอร์แบบง่ายๆ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ถือว่าฟิวเซอร์เป็นแนวคิดที่ใช้ได้จริงสำหรับการผลิตพลังงานขนาดใหญ่

ปฏิกิริยาฟิวชันเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสเข้าใกล้กันในระยะที่แรงนิวเคลียร์สามารถดึงพวกมันเข้าหากันจนกลายเป็นนิวเคลียสขนาดใหญ่เพียงนิวเคลียสเดียว ประจุบวกในนิวเคลียสจะต้านทานการเข้าใกล้กันนี้ โดยบังคับให้พวกมันแยกออกจากกันเนื่องจากแรงไฟฟ้าสถิตเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชัน นิวเคลียสจะต้องมีพลังงานเริ่มต้นมากพอที่จะเอาชนะกำแพงคูลอมบ์ได้ เนื่องจากแรงนิวเคลียร์จะเพิ่มขึ้นตามจำนวนนิวคลีออน โปรตอน และนิวตรอน และแรงแม่เหล็กไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนโปรตอนเท่านั้น อะตอมที่หลอมรวมกันได้ง่ายที่สุดคือไอโซโทปของไฮโดรเจนดิวเทอเรียมที่มีนิวตรอนหนึ่งตัว และทริเทียมที่มีนิวตรอนสองตัว เมื่อใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน จะต้องใช้พลังงานประมาณ 3 ถึง 10 keV เพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้^{[ 19 ]}

แนวทางดั้งเดิมในการผลิตพลังงานฟิวชั่นโดยทั่วไปพยายามให้ความร้อนแก่เชื้อเพลิงจนถึงอุณหภูมิที่การกระจายพลังงานแบบแม็กซ์เวลล์-โบลต์ซมันน์ของพลังงานที่เกิดขึ้นนั้นสูงพอที่อนุภาคบางส่วนในหางยาวจะมีพลังงานที่ต้องการ^{[ 19 ]}ในกรณีนี้ สูงพอที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นจะสร้างพลังงานมากพอที่จะชดเชยการสูญเสียพลังงานสู่สิ่งแวดล้อม และทำให้เชื้อเพลิงโดยรอบร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิเดียวกันและก่อให้เกิดปฏิกิริยาที่ยั่งยืนด้วยตนเองที่เรียกว่าการจุดระเบิดการคำนวณแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นที่ประมาณ 50 ล้าน  เคลวิน (K) แม้ว่าตัวเลขที่สูงกว่าในระดับ 100 ล้าน K จะเป็นที่ต้องการในเครื่องจักรที่ใช้งานได้จริง เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงมาก ปฏิกิริยาฟิวชั่นจึงถูกเรียกว่าเทอร์โมนิวเคลียร์ ด้วย

เมื่ออะตอมถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิที่เทียบเท่ากับหลายพันองศา อิเล็กตรอนจะหลุดออกจากนิวเคลียสมากขึ้นเรื่อยๆ ส่งผลให้เกิดสภาวะคล้ายแก๊สที่เรียกว่าพลาสมาซึ่งประกอบด้วยนิวเคลียสอิสระที่เรียกว่าไอออน และอิเล็กตรอนเดิมของไอออนเหล่านั้น เนื่องจากพลาสมาประกอบด้วยประจุที่เคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ จึงสามารถควบคุมได้โดยใช้สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า อุปกรณ์ฟิวชั่นใช้ความสามารถนี้ในการรักษาเชื้อเพลิงไว้ที่อุณหภูมิหลายล้านองศา

เครื่องฟิวเซอร์เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ประเภทกว้างๆ ที่พยายามให้พลังงานที่เกี่ยวข้องกับการหลอมรวมนิวเคลียร์แก่เชื้อเพลิงโดยการเร่งไอออนเข้าหากันโดยตรง ในกรณีของฟิวเซอร์นั้น ทำได้โดยใช้แรงไฟฟ้าสถิต สำหรับทุกๆโวลต์ที่ไอออนที่มีประจุ ±1 ถูกเร่งผ่าน ไอออนนั้นจะได้รับพลังงาน 1 อิเล็กตรอนโวลต์ เพื่อให้ได้พลังงานประมาณ 10 keV ที่ต้องการ จะต้องใช้แรงดันไฟฟ้า 10 kV ที่ใช้กับอนุภาคทั้งสอง สำหรับการเปรียบเทียบปืนอิเล็กตรอน ใน หลอดภาพรังสีแคโทดของโทรทัศน์ทั่วไปมีแรงดันไฟฟ้าประมาณ 3 ถึง 6 kV ดังนั้นความซับซ้อนของอุปกรณ์ดังกล่าวจึงค่อนข้างจำกัด ด้วยเหตุผลหลายประการ จึงมีการใช้พลังงานประมาณ 15 keV ซึ่งสอดคล้องกับพลังงานจลน์เฉลี่ยที่อุณหภูมิประมาณ 174 ล้านเคลวิน ซึ่งเป็นอุณหภูมิพลาสมา การหลอมรวมนิวเคลียร์แบบกักเก็บด้วยสนามแม่เหล็ก ทั่วไป

ปัญหาโดยทั่วไปของ วิธี การหลอมรวมนิวเคลียสโดยการชนกันของลำแสงไอออนก็คือ ไอออนเหล่านั้นมีโอกาสน้อยมากที่จะชนกันไม่ว่าจะเล็งเป้าหมายอย่างแม่นยำแค่ไหนก็ตาม แม้แต่การเบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อยก็จะทำให้อนุภาคกระจัดกระจายและเกิดการหลอมรวมล้มเหลว สามารถพิสูจน์ได้ง่ายๆ ว่าโอกาสการกระจัดกระจายนั้นสูงกว่าอัตราการหลอมรวมหลายเท่า ซึ่งหมายความว่าพลังงานส่วนใหญ่ที่ส่งให้กับไอออนจะสูญเปล่า และปฏิกิริยาหลอมรวมที่เกิดขึ้นก็ไม่สามารถชดเชยการสูญเสียเหล่านี้ได้ เพื่อให้ได้พลังงานสุทธิเป็นบวก อุปกรณ์หลอมรวมจะต้องนำไอออนเหล่านี้กลับไปใช้ในมวลเชื้อเพลิงอีกครั้ง เพื่อให้มีโอกาสหลอมรวมหลายพันหรือหลายล้านครั้ง และต้องเก็บรักษาพลังงานของไอออนเหล่านี้ไว้ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในช่วงเวลานี้

เครื่องฟิวเซอร์พยายามตอบสนองความต้องการนี้ผ่านการจัดเรียงทรงกลมของระบบตะแกรงเร่งความเร็ว ไอออนที่ไม่สามารถหลอมรวมกันได้จะผ่านศูนย์กลางของอุปกรณ์และกลับเข้าไปในเครื่องเร่งความเร็วที่ด้านไกล ซึ่งจะถูกเร่งความเร็วกลับเข้าไปในศูนย์กลางอีกครั้ง ไม่มีการสูญเสียพลังงานในการกระทำนี้ และในทางทฤษฎี หากสมมติว่าลวดตะแกรงบางมาก ไอออนสามารถหมุนเวียนได้ตลอดไปโดยไม่ต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม แม้แต่ไอออนที่กระจัดกระจายก็จะเปลี่ยนวิถีโคจร ออกจากตะแกรงที่จุดใหม่ และเร่งความเร็วกลับเข้าไปในศูนย์กลางอีกครั้ง ทำให้เกิดการหมุนเวียนที่จำเป็นสำหรับการเกิดปฏิกิริยาฟิวชันในที่สุด^{[ 20 ]}

สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาลำดับการเริ่มต้นจริงของฟิวเซอร์เพื่อทำความเข้าใจการทำงานที่เกิดขึ้น โดยปกติระบบจะถูกดูดจนเป็นสุญญากาศ จากนั้นจึงใส่ก๊าซจำนวนเล็กน้อยเข้าไปในห้องสุญญากาศ ก๊าซนี้จะกระจายตัวออกไปจนเต็มปริมาตร เมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับอิเล็กโทรด อะตอมระหว่างอิเล็กโทรดจะได้รับสนามไฟฟ้าที่จะทำให้อะตอมแตกตัวเป็นไอออนและเริ่มเร่งความเร็วเข้าด้านใน เนื่องจากอะตอมกระจายตัวแบบสุ่มในตอนเริ่มต้น ปริมาณพลังงานที่อะตอมจะได้รับจึงแตกต่างกัน อะตอมที่อยู่ใกล้แอโนดในตอนแรกจะได้รับพลังงานจากแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายเข้าไปเป็นจำนวนมาก เช่น 15 keV ส่วนอะตอมที่อยู่ใกล้แคโทดในตอนแรกจะได้รับพลังงานน้อยกว่ามาก ซึ่งอาจน้อยเกินไปที่จะเกิดปฏิกิริยาฟิวชันกับอะตอมคู่ของมันที่อยู่อีกด้านหนึ่งของบริเวณปฏิกิริยากลาง^{[ 20 ]}

อะตอมเชื้อเพลิงภายในบริเวณด้านในในช่วงเริ่มต้นจะไม่แตกตัวเป็นไอออน ไอออนที่เร่งความเร็วจะกระเจิงกับอะตอมเหล่านี้และสูญเสียพลังงานไป ในขณะเดียวกันก็ทำให้อะตอมที่เคยเย็นแตกตัวเป็นไอออน กระบวนการนี้และการกระเจิงจากไอออนอื่นๆ ทำให้พลังงานของไอออนกระจายตัวแบบสุ่ม และเชื้อเพลิงจะกระจายตัวแบบไม่เป็นความร้อนอย่างรวดเร็ว ด้วยเหตุนี้ พลังงานที่จำเป็นในระบบฟิวเซอร์จึงสูงกว่าระบบที่ใช้ความร้อนจากเชื้อเพลิงด้วยวิธีอื่น เนื่องจากพลังงานบางส่วนจะ "สูญเสีย" ไปในช่วงเริ่มต้น^{[ 20 ]}

อิเล็กโทรดจริงไม่ได้บางจนไม่มีที่สิ้นสุด และศักยภาพในการกระเจิงออกจากสายไฟหรือแม้แต่การดักจับไอออนภายในอิเล็กโทรดเป็นปัญหาสำคัญที่ทำให้เกิด การสูญเสีย การนำไฟฟ้า สูง การสูญเสียเหล่านี้อาจสูงกว่าพลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาฟิวชันอย่างน้อยห้าอันดับ แม้ว่าฟิวเซอร์จะอยู่ในโหมดดาว ซึ่งช่วยลดปฏิกิริยาเหล่านี้ให้น้อยที่สุด^{[ 22 ]}

นอกจากนี้ยังมีกลไกการสูญเสียอื่นๆ อีกมากมาย ซึ่งรวมถึงการแลกเปลี่ยนประจุระหว่างไอออนพลังงานสูงและอนุภาคกลางพลังงานต่ำ ซึ่งทำให้ไอออนจับอิเล็กตรอน กลายเป็นกลางทางไฟฟ้า แล้วจึงออกจากฟิวเซอร์เนื่องจากไม่ถูกเร่งกลับเข้าไปในห้องอีกต่อไป ส่งผลให้อะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนใหม่มีพลังงานต่ำกว่าและทำให้พลาสมาเย็นลง การกระเจิงอาจเพิ่มพลังงานของไอออน ทำให้ไอออนเคลื่อนที่ผ่านขั้วบวกและหลุดออกไปได้ ในตัวอย่างนี้คือไอออนที่มีพลังงานสูงกว่า 15 keV ^{[ 20 ]}

นอกจากนี้ การกระเจิงของทั้งไอออนและโดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งเจือปนที่หลงเหลืออยู่ในห้อง ทำให้เกิดเบร็มส์ตราห์ลุง อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งสร้างรังสีเอ็กซ์ที่นำพลังงานออกจากเชื้อเพลิง^{[ 20 ]}ผลกระทบนี้จะเพิ่มขึ้นตามพลังงานของอนุภาค ซึ่งหมายความว่าปัญหาจะเด่นชัดมากขึ้นเมื่อระบบเข้าใกล้สภาวะการทำงานที่เกี่ยวข้องกับการหลอมรวมนิวเคลียร์^{[ 23 ]}

ผลจากกลไกการสูญเสียเหล่านี้ ทำให้ฟิวเซอร์ไม่เคยเข้าใกล้จุดคุ้มทุนด้านพลังงานเลย และดูเหมือนว่าจะไม่สามารถทำได้^{[ 20 ] [ 23 ]}

แหล่งกำเนิดแรงดันสูงทั่วไป ได้แก่ แหล่งจ่าย ไฟ แรงดันสูง แบบ ZVS flyback และหม้อแปลงสำหรับป้ายนีออนนอกจากนี้ยังสามารถเรียกว่าเครื่องเร่งอนุภาคไฟฟ้าสถิตได้ อีกด้วย

เครื่องฟิวเซอร์นั้นคิดค้นขึ้นโดยฟิโล ที. ฟาร์นสเวิร์ธ ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในฐานะผู้บุกเบิกงานด้านโทรทัศน์ ในช่วงต้นทศวรรษ 1930 เขาได้ทำการวิจัยการออกแบบ หลอดสุญญากาศหลายแบบเพื่อใช้ในโทรทัศน์ และพบแบบหนึ่งที่ก่อให้เกิดปรากฏการณ์ที่น่าสนใจ ในการออกแบบนี้ ซึ่งเขาเรียกว่า "มัลติแพคเตอร์" อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่จากขั้วไฟฟ้า หนึ่ง ไปยังอีกขั้วหนึ่งจะถูกหยุดกลางอากาศด้วยการใช้สนามแม่เหล็กความถี่สูง อย่างเหมาะสม ประจุจะสะสมอยู่ที่ใจกลางหลอด ทำให้เกิดการขยายสัญญาณสูง แต่โชคร้ายที่มันยังทำให้เกิดการสึกกร่อนของ ขั้วไฟฟ้าสูงเมื่ออิเล็กตรอนกระทบกับขั้วไฟฟ้า และในปัจจุบันปรากฏการณ์มัลติแพคเตอร์โดยทั่วไปถือเป็นปัญหาที่ควรหลีกเลี่ยง

สิ่งที่ฟาร์นสเวิร์ธสนใจเป็นพิเศษเกี่ยวกับอุปกรณ์นี้คือความสามารถในการรวมอิเล็กตรอนไว้ที่จุดใดจุดหนึ่ง ปัญหาใหญ่ที่สุดอย่างหนึ่งในการวิจัยฟิวชั่นคือการป้องกันไม่ให้เชื้อเพลิงร้อนชนกับผนังของภาชนะ หากปล่อยให้เกิดเหตุการณ์นี้ เชื้อเพลิงจะไม่สามารถรักษาอุณหภูมิให้ร้อนเพียงพอที่ จะเกิด ปฏิกิริยาฟิวชั่นได้ ฟาร์นสเวิร์ธจึงคิดว่าเขาสามารถสร้าง ระบบ กักเก็บพลาสมาด้วยไฟฟ้าสถิต โดยที่ "ผนัง" ของเครื่องปฏิกรณ์เป็นอิเล็กตรอนหรือไอออนที่ถูกยึดไว้ด้วยมัลติแพคเตอร์จากนั้นจึงสามารถฉีดเชื้อเพลิงผ่านผนังเข้าไปได้ และเมื่อเข้าไปข้างในแล้ว เชื้อเพลิงจะไม่สามารถหลุดออกมาได้ เขาเรียกแนวคิดนี้ว่าอิเล็กโทรดเสมือน และระบบโดยรวมว่า ฟิ ว เซอร์

การออกแบบฟิวเซอร์ดั้งเดิมของฟาร์นสเวิร์ธนั้นใช้การจัดเรียงอิเล็กโทรดทรงกระบอกคล้ายกับมัลติแพคเตอร์รุ่นแรกๆ เชื้อเพลิงจะถูกทำให้เป็นไอออนแล้วยิงจากเครื่องเร่งอนุภาคขนาดเล็กผ่านรูในอิเล็กโทรดด้านนอก (ทางกายภาพ) เมื่อผ่านรูไปแล้ว ไอออนจะถูกเร่งไปยังบริเวณปฏิกิริยาด้านในด้วยความเร็วสูง แรงดันไฟฟ้าสถิตจากอิเล็กโทรดที่มีประจุบวกจะช่วยยึดเชื้อเพลิงทั้งหมดไม่ให้ติดกับผนังของห้อง และการกระทบจากไอออนใหม่จะช่วยรักษาพลาสมาที่ร้อนที่สุดไว้ตรงกลาง เขาเรียกสิ่งนี้ว่าการกักเก็บด้วยไฟฟ้าสถิตแบบเฉื่อยซึ่งเป็นคำที่ยังคงใช้มาจนถึงทุกวันนี้ แรงดันไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดต้องมีอย่างน้อย 25 กิโลโวลต์จึงจะเกิดปฏิกิริยาฟิวชันได้

งานทั้งหมดนี้เกิดขึ้นที่ห้องปฏิบัติการโทรทัศน์ฟาร์นสเวิร์ธ ซึ่ง บริษัท ITT Corporationได้ซื้อกิจการในปี 1949 โดยเป็นส่วนหนึ่งของแผนการที่จะก้าวขึ้นมาเป็นRCA แห่งอนาคต และนำโดยฟาร์นสเวิร์ ธ ^{[ 24 ]}อย่างไรก็ตาม โครงการวิจัยฟิวชั่นไม่ได้ถูกมองว่ามีกำไรในทันที ในปี 1965 คณะกรรมการบริหารเริ่มขอให้ แฮโรลด์ จีนีนขายแผนกฟาร์นสเวิร์ธ แต่เขาได้รับการอนุมัติงบประมาณในปี 1966 โดยมีเงินทุนจนถึงกลางปี ​​1967 การให้เงินทุนเพิ่มเติมถูกปฏิเสธ และฟาร์นสเวิร์ธก็ล้มป่วยและเกษียณอายุทางการแพทย์ ซึ่งทำให้การทดลองฟิวชั่นของ ITT สิ้นสุดลง^{[ 24 ]}

สิ่งต่างๆ เปลี่ยนแปลงไปอย่างมากเมื่อโรเบิร์ต เฮิร์ช เข้ามา และมีการนำสิทธิบัตรฟิวเซอร์ของเฮิร์ช-มีกส์ที่ดัดแปลงมาใช้^{[ 25 ]}ฟิวเซอร์ใหม่ที่สร้างขึ้นตามแบบของเฮิร์ชถูกสร้างขึ้นครั้งแรกระหว่างปี 1964 ถึง 1967 ^{[ 2 ]} เฮิร์ชได้เผยแพร่แบบของเขาในบทความในปี 1967 แบบของเขารวมถึงลำแสงไอออนเพื่อยิงไอออนเข้าไปในห้องสุญญากาศ^{[ 2 ]}

จากนั้นทีมงานจึงหันไปหาAECซึ่งในขณะนั้นรับผิดชอบด้านการจัดหาเงินทุนสำหรับการวิจัยฟิวชั่น และได้มอบอุปกรณ์สาธิตที่ติดตั้งบนรถเข็นให้แก่พวกเขา ซึ่งอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถผลิตฟิวชั่นได้มากกว่าอุปกรณ์ "แบบดั้งเดิม" ที่มีอยู่ทั้งหมด ผู้สังเกตการณ์ต่างตกตะลึง แต่จังหวะเวลานั้นไม่ดีนัก เพราะฮิร์ชเองเพิ่งเปิดเผยความก้าวหน้าอย่างมากที่โซเวียตกำลังทำอยู่ในการใช้เครื่องโทคาแมคเพื่อตอบสนองต่อการพัฒนาที่น่าประหลาดใจนี้ AEC จึงตัดสินใจที่จะมุ่งเน้นการจัดหาเงินทุนไปที่โครงการโทคาแมคขนาดใหญ่ และลดการสนับสนุนสำหรับแนวคิดทางเลือกอื่นๆ

George H. Mileyที่มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ได้ตรวจสอบฟิวเซอร์อีกครั้งและนำกลับมาใช้ในสาขานี้ ความสนใจในฟิวเซอร์ยังคงมีอยู่บ้างแต่ไม่มากนัก การพัฒนาที่สำคัญคือการนำเครื่องกำเนิดนิวตรอน แบบฟิวเซอร์มาใช้ในเชิงพาณิชย์ได้สำเร็จ ตั้งแต่ปี 2006 จนกระทั่งเสียชีวิตในปี 2007 Robert W. Bussardได้บรรยายเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ที่มีการออกแบบคล้ายกับฟิวเซอร์ ซึ่งปัจจุบันเรียกว่าโพลีเวลล์โดยเขาระบุว่าเครื่องปฏิกรณ์นี้สามารถผลิตพลังงานได้อย่างมีประโยชน์^{[ 26 ]}เมื่อไม่นานมานี้ ฟิวเซอร์ได้รับความนิยมในหมู่นักสมัครเล่น ซึ่งเลือกใช้เป็นโครงการที่บ้านเนื่องจากใช้พื้นที่ เงิน และพลังงานค่อนข้างน้อย ชุมชนออนไลน์ของ "นักฟิวเซอร์" ที่เรียกว่า The Open Source Fusor Research Consortium หรือ Fusor.net ทุ่มเทให้กับการรายงานความคืบหน้าในโลกของฟิวเซอร์และช่วยเหลือนักสมัครเล่นคนอื่นๆ ในโครงการของพวกเขา เว็บไซต์นี้ประกอบด้วยฟอรัม บทความ และเอกสารที่ทำเกี่ยวกับฟิวเซอร์ รวมถึงสิทธิบัตรดั้งเดิมของ Farnsworth ตลอดจนสิทธิบัตรของ Hirsch เกี่ยวกับสิ่งประดิษฐ์เวอร์ชันของเขา^{[ 27 ]}

ปฏิกิริยาฟิวชันนิวเคลียร์หมายถึงปฏิกิริยาที่นิวเคลียส ที่เบากว่า รวมกันกลายเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่า กระบวนการนี้เปลี่ยนมวลเป็นพลังงานซึ่งในทางกลับกันสามารถดักจับเพื่อใช้เป็นพลังงานฟิวชันได้ อะตอมหลายชนิดสามารถเกิดฟิวชันได้ อะตอมที่ฟิวชันได้ง่ายที่สุดคือดิวเทเรียมและทริเทียมสำหรับการเกิดฟิวชัน ไอออนจะต้องมีอุณหภูมิอย่างน้อย 4 keV ( กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ ) หรือประมาณ 45 ล้านเคลวินปฏิกิริยาที่ง่ายเป็นอันดับสองคือการฟิวชันดิวเทเรียมกับตัวเอง เนื่องจากก๊าซนี้มีราคาถูกกว่า จึงเป็นเชื้อเพลิงที่นักประดิษฐ์สมัครเล่นนิยมใช้ ความง่ายในการทำปฏิกิริยาฟิวชันจะวัดจากภาคตัดขวาง^{[ 28 ]}

ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว อะตอมจะแตกตัวเป็นไอออนและก่อให้เกิดพลาสมาพลังงานที่เกิดจากการหลอมรวมภายในกลุ่มเมฆพลาสมาที่ร้อนสามารถหาได้จากสมการต่อไปนี้^{[ 29 ]}

${\displaystyle P_{\text{fusion}}=n_{A}n_{B}\langle \sigma v_{A,B}\rangle E_{\text{fusion}},}$

ที่ไหน

${\displaystyle P_{\text{fusion}}}$คือความหนาแน่นของพลังงานฟิวชั่น (พลังงานต่อเวลาต่อปริมาตร)

nคือความหนาแน่นเชิงจำนวนของชนิด A หรือ B (อนุภาคต่อปริมาตร)

${\displaystyle \langle \sigma v_{A,B}\rangle }$คือผลคูณของพื้นที่หน้าตัดการชนσ (ซึ่งขึ้นอยู่กับความเร็วสัมพัทธ์) และความเร็วสัมพัทธ์vของอนุภาคทั้งสองชนิด โดยเฉลี่ยจากความเร็วของอนุภาคทั้งหมดในระบบ

${\displaystyle E_{\text{fusion}}}$คือพลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาฟิวชันเพียงครั้งเดียว

สมการนี้แสดงให้เห็นว่าพลังงานแปรผันตามอุณหภูมิ ความหนาแน่น ความเร็วของการชน และเชื้อเพลิงที่ใช้ เพื่อให้ได้พลังงานสุทธิ ปฏิกิริยาฟิวชันต้องเกิดขึ้นเร็วพอที่จะชดเชยการสูญเสียพลังงาน โรงไฟฟ้าใดๆ ที่ใช้ฟิวชันจะกักเก็บอยู่ในเมฆร้อนนี้ เมฆพลาสมาสูญเสียพลังงานผ่านการนำความร้อนและการแผ่รังสี[ ^{29 ] การนำ} ความร้อนคือเมื่อไอออนอิเล็กตรอนหรืออนุภาคที่เป็นกลางสัมผัสกับพื้นผิวและรั่วไหลออกมา พลังงานจะสูญเสียไปพร้อมกับอนุภาค การแผ่รังสีคือเมื่อพลังงานออกจากเมฆในรูปของแสง การแผ่รังสีจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เพื่อให้ได้พลังงานสุทธิจากฟิวชัน จำเป็นต้องเอาชนะการสูญเสียเหล่านี้ ซึ่งนำไปสู่สมการสำหรับกำลังไฟฟ้าขาออก

${\displaystyle P_{\text{out}}=\eta _{\text{capture}}(P_{\text{fusion}}-P_{\text{conduction}}-P_{\text{radiation}}).}$

ที่ไหน:

ηคือประสิทธิภาพ

${\displaystyle P_{\text{การนำไฟฟ้า}}}$คือพลังงานที่สูญเสียไปจากการนำความร้อน เนื่องจากมวลที่มีพลังงานสูงเคลื่อนตัวออกไป

${\displaystyle P_{\text{รังสี}}}$พลังงานที่แผ่รังสีจะสูญเสียไปในรูปของแสง

${\displaystyle P_{\text{out}}}$คือพลังงานสุทธิที่ได้จากปฏิกิริยาฟิวชั่น

จอห์น ลอว์สัน ใช้สมการนี้เพื่อประมาณเงื่อนไขบางประการสำหรับพลังงานสุทธิ^{[ 29 ]}โดยอิงจากเมฆแบบแม็กซ์ เวลล์ ^{[ 29 ]} ซึ่งกลาย เป็น เกณฑ์ของลอว์สัน ฟิวเซอร์มักประสบปัญหา การสูญเสีย การนำไฟฟ้าเนื่องจากกรงลวดอยู่ในเส้นทางของพลาสมาที่หมุนเวียน

ในการออกแบบฟิวเซอร์แบบดั้งเดิมนั้นเครื่องเร่งอนุภาคขนาด เล็กหลายตัว ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือหลอดโทรทัศน์ที่ตัดปลายออก จะฉีดไอออนด้วยแรงดันไฟฟ้าค่อนข้างต่ำเข้าไปใน ห้อง สุญญากาศในฟิวเซอร์เวอร์ชันของเฮิร์ช ไอออนจะถูกสร้างขึ้นโดยการทำให้ก๊าซเจือจางในห้องแตกตัวเป็นไอออน ในทั้งสองเวอร์ชันจะมีอิเล็กโทรด ทรงกลมสองอัน ที่อยู่ภายในกัน โดยอิเล็กโทรดด้านในจะมีประจุลบเมื่อเทียบกับอิเล็กโทรดด้านนอก (ประมาณ 80 กิโลโวลต์) เมื่อไอออนเข้าสู่บริเวณระหว่างอิเล็กโทรด ไอออนจะถูกเร่งความเร็วเข้าหาศูนย์กลาง

ในเครื่องฟิวเซอร์ ไอออนจะถูกเร่งความเร็วไปที่ระดับหลายกิโลอิเล็กตรอนโวลต์โดยอิเล็กโทรด ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องให้ความร้อน (ตราบใดที่ไอออนหลอมรวมกันก่อนที่จะสูญเสียพลังงานด้วยกระบวนการใดๆ) แม้ว่า 45 เมกะเคลวินจะเป็นอุณหภูมิที่สูงมากเมื่อเทียบกับมาตรฐานใดๆ แต่แรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกันนั้นมีเพียง 4 กิโลโวลต์ ซึ่งเป็นระดับที่พบได้ทั่วไปในอุปกรณ์ต่างๆ เช่นป้ายนีออนและโทรทัศน์ CRT ตราบใดที่ไอออนยังคงมีพลังงานเริ่มต้น พลังงานสามารถปรับได้เพื่อใช้ประโยชน์จากจุดสูงสุดของภาคตัดขวาง ปฏิกิริยา หรือเพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ (เช่น ปฏิกิริยาที่สร้างนิวตรอน) ซึ่งอาจเกิดขึ้นที่พลังงานสูงกว่า

มีการพยายามหลายวิธีเพื่อเพิ่มอัตราการแตกตัวเป็นไอออนของดิวเทอเรียม รวมถึงการใช้ฮีตเตอร์ภายใน "ปืนไอออน" (คล้ายกับ "ปืนอิเล็กตรอน" ซึ่งเป็นพื้นฐานของหลอดภาพโทรทัศน์แบบเก่า) ตลอดจน อุปกรณ์ประเภท แมกเนตรอน (ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานสำหรับเตาไมโครเวฟ) ที่สามารถเพิ่มการก่อตัวของไอออนโดยใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูง วิธีใดก็ตามที่เพิ่มความหนาแน่นของไอออน (ภายในขอบเขตที่รักษาระยะทางเฉลี่ยอิสระของไอออน) หรือพลังงานของไอออน คาดว่าจะช่วยเพิ่มผลผลิตฟิวชัน ซึ่งโดยทั่วไปวัดจากจำนวนนิวตรอนที่ผลิตได้ต่อวินาที

ความง่ายในการเพิ่มพลังงานไอออนดูเหมือนจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อพิจารณาปฏิกิริยาฟิวชัน "อุณหภูมิสูง" เช่น ฟิวชันโปรตอน-โบรอนซึ่งมีเชื้อเพลิงมากมาย ไม่ต้องใช้ทริเทียม กัมมันตรังสี และไม่ก่อให้เกิดนิวตรอนในปฏิกิริยาขั้นต้น

ฟิวเซอร์มีโหมดการทำงานอย่างน้อยสองโหมด (อาจมากกว่านั้น): โหมดดาวและโหมดฮาโลโหมดฮาโลมีลักษณะเป็นแสงเรืองรองสมมาตรกว้าง โดยมีลำแสงอิเล็กตรอนหนึ่งหรือสองลำออกจากโครงสร้าง มีการเกิดฟิวชันน้อยมาก^{[ 30 ]}โหมดฮาโลเกิดขึ้นในถังที่มีแรงดันสูงกว่า และเมื่อสุญญากาศดีขึ้น อุปกรณ์จะเปลี่ยนเป็นโหมดดาว โหมดดาวปรากฏเป็นลำแสงสว่างที่เปล่งออกมาจากศูนย์กลางของอุปกรณ์^{[ 30 ]}

เนื่องจากสนามไฟฟ้าที่เกิดจากกรงมีประจุลบ จึงไม่สามารถดักจับทั้งไอออนที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบได้พร้อมกัน ดังนั้นจึงต้องมีบริเวณที่มีการสะสมประจุซึ่งจะส่งผลให้มีขีดจำกัดสูงสุดของความหนาแน่นที่สามารถทำได้ สิ่งนี้อาจกำหนดขีดจำกัดสูงสุดของความหนาแน่นพลังงานของเครื่องจักร ซึ่งอาจทำให้กำลังไฟฟ้าที่ได้ต่ำเกินไปสำหรับการผลิตพลังงาน

เมื่อไอออนตกลงสู่ใจกลางของเครื่องฟิวเซอร์เป็นครั้งแรก ไอออนทั้งหมดจะมีพลังงานเท่ากัน แต่การกระจายความเร็วจะเข้าใกล้การกระจายแบบแม็กซ์เวลล์-โบลต์ซมันน์ อย่างรวดเร็ว สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้จาก การชนแบบคูลอมบ์อย่างง่ายในเวลาไม่กี่มิลลิวินาที แต่ความไม่เสถียรของลำแสงจะเกิดขึ้นเร็วกว่านั้นหลายเท่า ในทางเปรียบเทียบ ไอออนใดๆ ก็ตามจะต้องใช้เวลาสองสามนาทีก่อนที่จะเกิดปฏิกิริยาฟิวชัน ดังนั้นภาพของเครื่องฟิวเซอร์แบบโมโนเอนเนอร์เจติกจึงไม่เหมาะสมอย่างน้อยก็ในแง่ของการผลิตพลังงาน ผลที่ตามมาอย่างหนึ่งของการปรับสมดุลทางความร้อนคือ ไอออนบางส่วนจะได้รับพลังงานมากพอที่จะออกจากบ่อศักย์ โดยนำพลังงานของพวกมันไปด้วย โดยไม่เกิดปฏิกิริยาฟิวชัน

มีปัญหาที่ยังแก้ไม่ตกอยู่หลายประการเกี่ยวกับอิเล็กโทรดในระบบพลังงานฟิวเซอร์ ประการแรก อิเล็กโทรดไม่สามารถควบคุมศักยภาพภายในตัวเองได้ ดังนั้นเมื่อมองแวบแรก พลาสมาฟิวชันจึงดูเหมือนว่าจะต้องสัมผัสกับอิเล็กโทรดภายในโดยตรง ส่งผลให้พลาสมาปนเปื้อนและอิเล็กโทรดถูกทำลาย อย่างไรก็ตาม ฟิวชันส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในไมโครแชนเนลที่เกิดขึ้นในบริเวณที่มีศักยภาพไฟฟ้าต่ำสุด^{[ 31 ]}ซึ่งมองเห็นได้เป็น "รังสี" ที่ทะลุผ่านแกนกลาง สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นเนื่องจากแรงภายในบริเวณนั้นสอดคล้องกับ "วงโคจร" ที่เสถียรโดยประมาณ ไอออนพลังงานสูงประมาณ 40% ในกริดทั่วไปที่ทำงานในโหมดดาวอาจอยู่ในไมโครแชนเนลเหล่านี้^{[ 32 ]}ถึงกระนั้น การชนกันของกริดยังคงเป็นกลไกการสูญเสียพลังงานหลักสำหรับฟิวเซอร์ Farnsworth–Hirsch สิ่งที่ทำให้เรื่องยุ่งยากขึ้นคือความท้าทายในการระบายความร้อนของอิเล็กโทรดกลาง ฟิวเซอร์ใดๆ ที่ผลิตพลังงานได้มากพอที่จะใช้งานโรงไฟฟ้าดูเหมือนจะถูกกำหนดให้ทำลายอิเล็กโทรดภายในด้วยเช่นกัน ข้อจำกัดพื้นฐานประการหนึ่งคือ วิธีการใดก็ตามที่สร้างฟลักซ์นิวตรอนซึ่งถูกดักจับเพื่อใช้ในการให้ความร้อนแก่ของเหลวที่ใช้งาน จะทำให้ฟลักซ์นั้นพุ่งชนอิเล็กโทรดของวิธีการนั้นด้วย ทำให้อิเล็กโทรดร้อนขึ้นเช่นกัน

ความพยายามในการแก้ไขปัญหาเหล่านี้ ได้แก่ ระบบ PolywellของBussard , แนวทาง การดักจับ Penningที่ได้รับการดัดแปลงของ DC Barnes และเครื่องฟิวเซอร์ของมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ ซึ่งยังคงใช้ตะแกรง แต่พยายามรวมไอออนให้แน่นขึ้นในไมโครแชนเนลเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสีย ในขณะที่ทั้งสามเป็น อุปกรณ์ กักเก็บด้วยไฟฟ้าสถิตแบบเฉื่อย (IEC) แต่มีเพียงอุปกรณ์สุดท้ายเท่านั้นที่เป็น "ฟิวเซอร์" อย่างแท้จริง

อนุภาคที่มีประจุจะแผ่พลังงานออกมาเป็นแสงเมื่อความเร็วเปลี่ยนแปลง^{[ 33 ]} อัตราการสูญเสียนี้สามารถประมาณได้สำหรับอนุภาคที่ไม่สัมพันธ์กันโดยใช้สูตรของลาร์มอร์ภายในฟิวเซอร์จะมีกลุ่มไอออนและอิเล็กตรอนอนุภาคเหล่านี้จะเร่งความเร็วหรือลดความเร็วเมื่อเคลื่อนที่ไปมา การเปลี่ยนแปลงความเร็วเหล่านี้ทำให้กลุ่มอนุภาคสูญเสียพลังงานในรูปของแสง รังสีจากฟิวเซอร์สามารถ (อย่างน้อย) อยู่ใน สเปกตรัม ที่มองเห็นได้รังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอ็กซ์ขึ้นอยู่กับชนิดของฟิวเซอร์ที่ใช้ การเปลี่ยนแปลงความเร็วเหล่านี้อาจเกิดจาก ปฏิกิริยา ทางไฟฟ้าสถิตระหว่างอนุภาค (ไอออนกับไอออน ไอออนกับอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนกับอิเล็กตรอน) ซึ่งเรียกว่า รังสี เบร็มส์ต รัล ลุง และพบได้ทั่วไปในฟิวเซอร์ การเปลี่ยนแปลงความเร็วอาจเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคกับสนามไฟฟ้า เนื่องจากไม่มีสนามแม่เหล็ก ฟิวเซอร์จึงไม่ปล่อยรังสีไซโคลตรอนที่ความเร็วต่ำ หรือรังสีซินโครตรอนที่ความเร็วสูง

ใน บทความเรื่อง "ข้อจำกัดพื้นฐานของระบบฟิวชั่นพลาสมาที่ไม่อยู่ในสมดุลทางเทอร์โมไดนามิก " ท็อดด์ ไรเดอร์แย้งว่าพลาสมาไอโซโทรปิกกึ่งเป็นกลางจะสูญเสียพลังงานเนื่องจากรังสีเบร็มส์สตรัลลิงในอัตราที่สูงเกินไปสำหรับเชื้อเพลิงอื่นใดนอกจาก DT (หรืออาจจะเป็น DD หรือ D-He3) บทความนี้ไม่สามารถนำมาใช้กับฟิวชั่น IEC ได้ เนื่องจากพลาสมากึ่งเป็นกลางไม่สามารถถูกกักเก็บไว้ด้วยสนามไฟฟ้า ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของฟิวชั่น IEC อย่างไรก็ตาม ในบทความก่อนหน้านี้เรื่อง"การวิจารณ์ทั่วไปของระบบฟิวชั่นแบบกักเก็บด้วยแรงเฉื่อยและไฟฟ้าสถิต"ไรเดอร์ได้กล่าวถึงอุปกรณ์ IEC ทั่วไปโดยตรง รวมถึงฟิวเซอร์ ในกรณีของฟิวเซอร์ อิเล็กตรอนโดยทั่วไปจะถูกแยกออกจากมวลของเชื้อเพลิงที่แยกอยู่ใกล้กับอิเล็กโทรด ซึ่งจำกัดอัตราการสูญเสีย อย่างไรก็ตาม ไรเดอร์แสดงให้เห็นว่าฟิวเซอร์ที่ใช้งานได้จริงทำงานในโหมดต่างๆ ที่นำไปสู่การผสมและการสูญเสียอิเล็กตรอนอย่างมีนัยสำคัญ หรือในทางกลับกันความหนาแน่นของพลังงานที่ต่ำลง ดูเหมือนว่านี่จะเป็นสถานการณ์ที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกซึ่งจำกัดผลผลิตของระบบที่คล้ายกับเครื่องฟิวเซอร์

การสร้างและการใช้งานเครื่องฟิวเซอร์นั้นมีข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัยที่สำคัญหลายประการ ประการแรก คือ แรงดันไฟฟ้าสูงที่เกี่ยวข้อง ประการที่สอง คือ การปล่อยรังสีเอ็กซ์และนิวตรอนที่อาจเกิดขึ้นได้ และประการที่สาม คือ ข้อควรพิจารณาด้านการประชาสัมพันธ์/ข้อมูลที่ผิดพลาดต่อหน่วยงานท้องถิ่นและหน่วยงานกำกับดูแล

ฟิวเซอร์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นแหล่งกำเนิดนิวตรอน ที่ใช้งานได้ ฟิวเซอร์ทั่วไปไม่สามารถสร้างฟลักซ์ได้สูงเท่ากับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือ เครื่อง เร่งอนุภาคแต่ก็เพียงพอสำหรับการใช้งานหลายอย่าง ที่สำคัญคือเครื่องกำเนิดนิวตรอนสามารถวางบนโต๊ะทำงานได้ และสามารถปิดได้ด้วยการกดสวิตช์เพียงครั้งเดียว ฟิวเซอร์เชิงพาณิชย์ได้รับการพัฒนาเป็นธุรกิจที่ไม่ใช่ธุรกิจหลักภายในDaimlerChrysler Aerospace – Space Infrastructure, Bremen ระหว่างปี 1996 ถึงต้นปี 2001 ^{[ 9 ]} หลังจากโครงการสิ้นสุดลง ผู้จัดการโครงการคนก่อนได้ก่อตั้งบริษัทชื่อ NSD-Fusion ^{[ 12 ]} จนถึงปัจจุบัน ฟลักซ์นิวตรอนสูงสุดที่ทำได้โดยอุปกรณ์คล้ายฟิวเซอร์คือ 3 × 10 ¹¹นิวตรอนต่อวินาทีด้วยปฏิกิริยาฟิวชันดิวเทอเรียม-ดิวเทอเรียม^{[ 10 ]}

บริษัทสตาร์ทอัพเชิงพาณิชย์ได้ใช้ฟลักซ์นิวตรอนที่สร้างขึ้นโดยฟิวเซอร์เพื่อสร้างMo-99ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของเทคนีเซียม-99mซึ่งเป็นไอโซโทปที่ใช้ในการดูแลทางการแพทย์^{[ 10 ] [ 11 ]}

• เบนเน็ตต์, ดับเบิลยู. สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 3,120,475 , กุมภาพันธ์ 1964 (พลังงานเทอร์โมนิวเคลียร์)
• พี. ที. ฟาร์นสเวิร์ธสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 3,258,402มิถุนายน 1966 (การปล่อยประจุไฟฟ้า - ปฏิสัมพันธ์นิวเคลียร์)
• พี. ที. ฟาร์นสเวิร์ธสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาเลขที่ 3,386,883มิถุนายน 1968 (วิธีการและอุปกรณ์)
• ฮิร์ช, โรเบิร์ต, สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 3,530,036กันยายน 1970 (อุปกรณ์)
• ฮิร์ช, โรเบิร์ต, สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 3,530,497กันยายน 1970 (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า — ฮิร์ช/มีคส์)
• ฮิร์ช, โรเบิร์ต, สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 3,533,910ตุลาคม 1970 (แหล่งกำเนิดลิเธียมไอออน)
• ฮิร์ช, โรเบิร์ต, สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 3,655,508เมษายน 1972 (ลดการรั่วไหลของพลาสมา)
• พี. ที. ฟาร์นสเวิร์ธสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาเลขที่ 3,664,920พฤษภาคม 1972 (การกักเก็บไฟฟ้าสถิต)
• R. W. Bussard, "วิธีการและอุปกรณ์สำหรับควบคุมอนุภาคที่มีประจุ", สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 4,826,646 , พฤษภาคม 1989 (วิธีการและอุปกรณ์ — สนามแม่เหล็กแบบกริด)
• R. W. Bussard, "วิธีการและอุปกรณ์สำหรับการสร้างและควบคุมปฏิกิริยาฟิวชั่นนิวเคลียร์", สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 5,160,695 , พฤศจิกายน 1992 (วิธีการและอุปกรณ์ — คลื่นเสียงไอออน)

• กำแพงคูลอมบ์
• ฮีเลียม-3 – เชื้อเพลิงที่อาจใช้ได้
• รายชื่อตัวอย่างของฟิวเซอร์
• โพลีเวลล์

• เดวิด ชไนเดอร์ " การหลอมรวมจากโทรทัศน์? " วารสารAmerican Scientistเดือนกรกฎาคม-สิงหาคม
• "หน้าแรกของ IEC มหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสัน"เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2546
• RTFTechnologies.org เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่น IECข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับการก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์ IEC
• นิวตรอนวางขายแล้ว  — บทความจากนิวไซเอนทิส ต์
• การทดลองฟิวชั่นแสดงให้เห็นด้านที่อ่อนโยนกว่าของพลังงานนิวเคลียร์  — บทความจาก Wired
• สิทธิบัตรและบทความต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับฟิวชั่น, IEC, ICC และฟิสิกส์พลาสมา
• วิธีที่ระบบสุญญากาศขนาดเล็กและการสานตะกร้าเพียงเล็กน้อยจะช่วยให้คุณสร้างแหล่งกำเนิดนิวตรอนแบบกักเก็บด้วยแรงเฉื่อยและไฟฟ้าสถิตได้สำเร็จ
• คำอธิบายเกี่ยวกับรุ่นโบรอน "แอนนิวโทรนิก" ของ Bussard
• เว็บบอร์ด Fusor.netสำหรับนักสร้างฟิวเซอร์มือสมัครเล่น
• เอ็นเอสดี-ฟิวชั่น
• "กลุ่มพันธมิตรนิวเคลียร์ตะวันตกเฉียงเหนือ"เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 3 ธันวาคม 2013สอนฟิวเซอร์ให้กับนักเรียนมัธยมปลาย
• Farnsworth Fusorถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 7 กันยายน 2013 ที่ Wayback Machineในเว็บไซต์ Farnsworth Chronicles (farnovision.com)
• วิธีทำ: การสร้างฟิวเซอร์ใน 60 นาที