等离子体加热（plasma heating）是将等离子体的温度提高的方法。为了实现聚变点火，必须把等离子体的温度提高到10千电子伏以上，使等离子体达到这样高的温度是受控热核聚变研究中的重要课题。对于不同装置产生的不同的等离子体，要用不同的加热方法。

常用的等离子体的加热方法有欧姆加热、压缩加热、波加热和中性粒子束注入加热。

等离子体是导体，具有一定的电阻。当电流通过等离子体时，等离子体因有电阻而发热。由欧姆定律可 知，热功率密度为p=ηj2，式中j为电流密度，η为等离子体的电阻率。η=2.8×10－8/Te3/2（欧姆·米），Te为电子温度，单位是千电子伏。很显然电子温度升高时等离子体电阻率下降，加热功率也随之降低。因此，在较高温度时欧姆加热效果会变得很差，单凭欧姆加热是不能把等离子体加热到点火温度的。欧姆加热是托卡马克等离子体加热的基本方法。

常见的压缩加热方法有以下几种。

激波加热。理论表明，无论流体是否处于磁场中，经激波扫过后流体的温度大约是原来温度的M2（M为马赫数）倍。假如M=100，则激波扫过后流体的温度可提高10,000倍。如果流体是磁场中的等离子体，则经激波扫过后等离子体的温度能显著提高。利用流体中产生的激波来加热等离子体的方法称为激波加热。在受控热核研究的箍缩装置中，用大电流快速放电方法建立的磁场作为活塞（称为磁活塞）来推动等离子体流体形成激波，将等离子体加热。

绝热压缩加热。指在与外界无热量交换的条件下对气体系统的压缩加热。如果等离子体通过外部磁场作用产生的磁压强不断增加时所受到的压缩，在粒子绕磁力线旋转的回旋周期内与外界无显著的能量交换，这种压缩就可看成是绝热压缩。这时体系的体积和温度有如下关系：TVγ－1=常数。式中γ是气体的定压比热和定容比热之比。等离子体被压缩时体积要缩小，温度要提高，这就是等离子体的绝热加热方法，主要用于磁镜、箍缩和托卡马克中的等离子体和用激光产生的等离子体中。

磁泵加热。利用磁场周期地变化进行的绝热压缩把等离子体加热的方法。

在等离子体中激发某种波，这些波在传播过程中将能量传递给等离子体将其加热，称为波加热。常用的波有斜阿尔文波、快磁声波、离子回旋波、电子回旋波、低混杂波及高混杂波，相应的加热称为阿尔文波加热、快磁声波加热、离子回旋共振加热、电子回旋共振加热、低混杂波加热和高混杂波加热。波加热是加热等离子体的一种很重要的方法。

中性粒子束注入加热。用高能中性粒子束注入等离子体中来提高等离子体温度的方法。磁场对中性粒子不起作用，故中性粒子注入等离子体后能在其中到处运动。高能中性粒子通过与等离子体带电粒子的相互作用而变成高能离子而被约束在磁场中。这些高能离子再通过与原有等离子体粒子的库仑碰撞把能量交给等离子体粒子，使等离子体的温度升高。常用的高能粒子束是高能中性氘原子束。但在中小型聚变实验中，大多采用中性氢原 子束。中性粒子束的能量要足够大，粒子束才能进到等离子体的中心区域。除了对中性粒子的能量有要求外，对中性粒子的脉冲宽度和流强也都有一定要求。中性粒子束注入加热在托卡马克和磁镜中得到了广泛的应用。

除了以上的加热方法以外，还有中性粒子束–等离子体相互作用加热、荷电粒子束注入加热、湍流加热、参量波加热、场湮没加热等。

等离子体加热利用外加功率源来提高等离子体温度的方法和技术手段。聚变装置中的等离子体是由人工方法（极大多数情况下是将材料气体电离）产生的，起始温度仅几十万度（或几十电子伏特），需不断从外部输入能量来继续提升其温度，直至达到能满足自持反应条件（此时氘-氚反应产生的α粒子将起加热功能，维持必要的温度）。各种适宜于加热等离子体的方案必须满足两方面的要求：①不会破坏整体约束（如引起强的等离子体不稳定性或引起大量杂质）；②在相当宽的参数范围内加热效率高，并且工艺要求合理。已为实践证明有效的并可用于聚变堆加热的方法主要有：欧姆加热、高能中性束注入加热、波加热。在聚变堆自持燃烧条件下，则主要依靠聚变粒子的自加热。加热和约束的关系在许多类型的聚变装置中，等离子体的形成和初始加热是与建立稳定的等离子体位形相协调的。如托卡马克和仿星器中的欧姆加热、反向场位形中的欧姆加热和湍流加热等。但当用更强功率的加热来进一步提高等离子体的温度时，却发现约束在一定程度上变坏，这是由于强功率加热不可避免地会激发某些不稳定性和增大杂质。结果，约束时间随加热功率的加大而下降。为满足自持聚变反应条件，就必须加大聚变堆几何尺寸和采用更大规模的强功率加热。典型的强功率加热要求已达100 MW。欧姆加热通过等离子体中的电流会产生焦耳热量，其功率密度与电流密度平方和等离子体电阻率成正比。欧姆加热实际上是外电场对电子做功，首先加热电子，随后因电子和离子的碰撞而加热离子。由于等离子体中电流密度的大小受稳定性条件的限制，而电阻率又随电子温度的升高而剧降，所以欧姆加热虽方便且经济，但有一定的局限性。中性束注入加热，使高能中性粒子（其能量约为初始等离子体能量的几十倍），因不受磁场力的作用， 可以穿透到等离子体内部，并与原已存在的“靶”等离子体碰撞电离而被磁场捕获成为高能离子成分，又在多次碰搜而慢化的同时加热等离子体。这种加热方法对等离子体扰动小，在许多装置上已能有效地将等离子体加热至聚变反应所需温度。对聚变反应堆来说，由于几何尺寸大于当前的实验装置，为使中性束能透入中心约束区，要求中性束的能量提高到MeV量级（目前为80—200KeV），这时因正离子的中性化率太低使中性束加热设备的造价大幅度提高，已提出用负离子源技术来缓解这一困难。波加热很早就提出用电磁波与等离子体的相互作用来加热等离子体。主要应用三种频段的大功率频源：①离子回旋波段，典型波频在几十到200MHz，在直线和环形装置中都能有效地加热离子。微波功率源为四极管发生器——放大器，已有几十兆瓦的加热设备，利用特殊设计的天线将波耦合到等离子体中，空间加热区域可控制；②电子回旋频段，典型频率为80—200GHz，微波功率由回旋管产生，通过波导输人到等离子体中，此法可有效地加热电子和用于控制电流分布，但加热设备较难制造且昂贵；③低杂波频段，典型频区为 2—8GHz，微波功率由速调管产生，用波导阵列输入等离子体，用于加热电子和离子，并用于驱动环向电流，以实现托卡马克装置的稳态运行。粒子加热自持聚变堆最终依靠聚变反应产生的3.5MeV能量维持。自持燃烧存在热不稳定性问题，已提出多种控制热不稳定方案。非感应电流驱动由于等离子体的电阻效 应，托卡马克的环向电流会随时间衰减，因此不可能单靠欧姆变压器的磁通变化来长期维持这一电流。现在研究了多种非感应电流驱动方法，在工艺上与几种加热方法基本协调。例如，沿环向的中性束注入在加热等离子体的同时也能驱动环向电流；通过改变藕合天线的相位（形成沿磁力线单向传播的行波），可以利用几种波段的微波来驱动电流，其中研究得最充分的是低杂波频段，最大驱动电流已达3MA，但对较高密度的参数区，这一方 案中仍有很多问题需要解决；另外，等离子体中存在沿环向的自举电流，对高极向比压等离子体，自举电流可以达到很高的比例，从而降低了对外驱动源的要求。加热研究的现状及前景在几个大型托卡马克装置上，利用中性束注入加热，表明聚变堆的加热问题实际上已经解决；离子回旋频段的波加热也可以将离子温度加热到点火温 度，这些加热方法还可以结合起来使用。电子回旋加热还在仿星器型装置中得到广泛应用，较易产生1K级的初始等离子体。用于聚变堆条件下的负离子源技术目前己取得重大进展，单元器件功率达兆瓦级的长脉冲负离子源中性束注入设备已研制成功。在微波加热方面，相对于现有装置中应用的微波器件，更高频段的长脉冲甚至稳态运行的器件的研制也不断取得实质性进展。普遍认为，加热和电流非感应驱动的工艺研究的进展可以确保磁约束聚变堆（托卡马克堆或先进环形聚变堆）研制规划的进行。