库仑斥力
库仑斥力是由具有相同电荷的粒子之间的排斥力。在原子层面，这通常指的是电子层之间的排斥力，因为电子带有负电荷。然而，在核聚变的情况下，库仑斥力主要指的是带正电的原子核之间的排斥力。根据库仑定律，这种斥力的大小与两个粒子的电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。
公式可以表示为
其中，F是作用力，ke'是库仑常数，
q与q'为两个带有正负号的电荷，r是两个电荷彼此之间的距离。
在真空中，库伦定律可以表达为
其中，e0为真空的电容率。
库伦势垒
库仑势垒是库仑斥力在空间上的表现，可以想象为一个能量势垒。可以说，在核聚变过程中，库仑势垒指的是两个带正电的原子核要接近到足够近的距离以发生核反应时，需要克服由库仑斥力形成的这种能量势垒。这个能量势垒是由静电作用产生的，其大小随着两个原子核电荷量的增加而增加。库仑势垒的具体表达式是𝑈=𝑘⋅𝑍1⋅𝑍2⋅𝑒2𝑟，其中𝑈是势垒，𝑍1和𝑍2是原子序数，𝑒是基本电荷，𝑟是原子核之间的距离。
在核聚变中，原子核需要具有足够的动能来克服库仑势垒，这通常需要在极高温度下才能实现，因为在这样的条件下，原子核的热动能才能使它们接近到强相互作用能够起作用的范围。核聚变反应的进行，依赖于粒子的动能足够高以穿透库仑势垒，实现核子间的融合。
库仑定律发现历史
-1760年 - 丹尼尔·伯努利开始怀疑静电吸引行为可能遵循平方反比定律。
-1766年 - 约瑟夫·普利斯特里进行了实验，验证班杰明·富兰克林的发现，即带电的空心金属容器内部不表现出静电力，推论电荷间的相互作用力可能遵循平方反比定律。
-1769年 - 约翰·罗比逊通过实验观察两个带电球体间的作用力与距离的关系，发现作用力与距离的2.06次方成反比。
-1770年代初 - 亨利·卡文迪什通过实验发现带电体间的静电力与距离的次方成反比，但他未公开该发现。
-1971年 - 进行了一次实验证明库仑定律与平方反比关系的偏差小于2.7×10^-16，进一步强化平方反比定律在电学中的核心地位。
对核聚变的影响
温度要求：为了克服库仑斥力，核聚变反应需要在极高的温度下进行，这样原子核才能获得足够的热动能来穿透库仑壁垒。在这种高温下，原子核以等离子体的形式存在，电子与原子核分离。
密度和约束：除了高温外，还需要有足够的粒子密度和适当的约束条件，以确保原子核有足够的机会碰撞并发生聚变。
聚变截面：库仑斥力影响了聚变截面，即原子核碰撞并成功发生聚变的概率。库仑势垒越高，聚变截面越小，聚变反应就越困难。
应用
库伦斥力与库伦壁垒在核聚变行业的应用是至关重要的，它们是实现核聚变反应的关键障碍。
核聚变反应的启动：核聚变涉及到轻元素核（如氢的同位素氘和氚）的融合。由于这些原子核都带正电，根据库仑定律，它们之间存在强烈的库仑斥力。为了使核聚变发生，必须克服这种斥力，使原子核足够接近，以便强相互作用可以发生并导致聚变。
高温等离子体的产生：为了克服库仑斥力，需要创造足够高的温度，使原子核获得足够的动能来接近对方。在这种高温下，原子核与电子分离，形成高温等离子体，这是实现核聚变反应的前提条件。
聚变反应的维持：在核聚变中，高温等离子体必须被约束以维持足够数量的聚变反应。这通常通过磁约束或惯性约束来实现。磁约束核聚变装置（如托卡马克）使用强磁场来约束等离子体，而惯性约束核聚变则使用高能激光来压缩聚变燃料，使其达到聚变条件。
聚变增益的实现：核聚变反应的增益（即产出能量大于输入能量）依赖于能否有效克服库仑壁垒。在核聚变反应中，只有当原子核穿透库仑壁垒并发生聚变时，才能实现能量的净增益。
聚变推进技术：在将核聚变应用于火箭推进技术时，库仑斥力和库伦壁垒的概念同样重要。核聚变推进器需要设计靶丸和激光驱动器，以确保聚变反应的高效进行，并利用聚变产生的能量来推进航天器。
聚变燃料的选择：不同类型的核聚变反应（如D-T、D-D、D-3He等）具有不同的库仑壁垒高度，这影响了聚变反应的难易程度和所需的温度。选择合适的聚变燃料对于实现有效的核聚变反应至关重要。
参考链接：
- http://ipp.cas.cn/kxcb/hjbzs/201210/t20121015_100551.html
- http://ipp.cas.cn/kxcb/hjbzs/201210/t20121015_100551.html
- https://baike.baidu.com/item/%E6%A0%B8%E8%81%9A%E5%8F%98/426375
- https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%BA%93%E4%BB%91%E5%AE%9A%E5%BE%8B
- https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%BA%93%E4%BE%96%E9%9A%9C%E5%A3%81