***Lawsonovo kritérium

V prosinci 1955 sepsal tehdy mladý britský inženýr John David Lawson (narozen 4. 4. 1923) z britského výzkumného střediska pro atomovou energii A. E. R. E. v Harwellu krátkou a poměrně jednoduchou zprávu „Některá kritéria pro užitečný termonukleární reaktor“. Uvedl v ní dvě podmínky nutné pro dosažení termonukleární fúze s kladnou energetickou bilancí:

Tj. takové reakce, jejíž energie reakce je kladná.

1. minimální teplotu T;

2. minimální součin hustoty n (vyjádřené počtem částic v jednotce objemu) a času trvání výboje t.

Často se mluví o jediném Lawsonově kritériu a myslí se tím druhé, stěžejní kritérium pro součin hustoty a času trvání výboje.

Ve zprávě píše, že v pozemském reaktoru patrně nebude možné udržet neutrony, ale vhodným elektrickým polem a magnetickým polem pouze nabité částice. Přitom minimální teplotu, při které může systém pracovat, lze určit na základě rovnosti energie reakce, kterou nesou nabité částice, a energetických ztrát způsobeným zejména zářením. Přitom pro užitečný reaktor musí teplota T překročit hodnotu  a součin hustoty a času udržení výboje zhruba hodnotu . Přitom tyto podmínky jsou nutné, ovšem ne postačující.

Hlavní motivací pro Lawsona přitom byl pocit inženýra „uzemnit“ často velmi nereálná očekávání svých nadšených kolegů přírodovědeckého vzdělání. Tím, že Lawson vystudoval mechanické vědy na inženýrském studiu, získal jiný náhled na celou problematiku.

Lawson svá kritéria odvodil pro krátké výboje s ideálním udržením plazmatu. Od té doby se výzkum termonukleární fúze s magnetickým udržením přesunul ke stabilním výbojům, v nichž je nutné uvažovat nedokonalé udržení plazmatu. Proto se v současné době používají pro popis trochu jiné veličiny, které ovšem velmi dobře korespondují s původními definovanými Lawsonem.

Místo času trvání výboje t se používá doba udržení energie , která je dána poměrem celkové tepelné energie rovnovážného plazmatu k celkovému výkonu jeho energetických ztrát. Hustoty částic se v původní Lawsonově zprávě uvádějí v počtu částic na centimetr krychlový, nikoliv na metr krychlový. Nicméně základní princip Lawsonových kritérií má stále hluboký význam.

Lawsonova zpráva byla vydána jako tajný dokument britského výzkumu v době, kdy nebylo ještě jasné, že termonukleární fúze s magnetickým udržením nemá pro vývoj zbraní význam. Postupně proto byla Lawsonova zpráva odtajňována. Jedním z důvodů bylo i to, že podobná kritéria formulovali i jiní vědci (I. V. Kurčatov, L. A. Arcimovič, …). V roce 1957 byla Lawsonova zpráva odtajněna.

V současnosti se spíše než Lawsonova kritéria používá tzv. trojný součin (někdy též fúzní součin) . Ten sice platí jen v úzkém rozsahu teplot, ve kterém je v dobrém přiblížení hodnota kritického součinu  nepřímo úměrná teplotě T, ale právě tato oblast je z hlediska budoucích reaktorů zajímavá (např. pro ITER je ). Při dosažení hodnoty trojného součinu se tepelný příkon plazmatu od fúzních produktů vyrovná s výkonem tepelných ztrát plazmatu - tj. dochází k zapálení termojaderné fúze.