简单来说，就是太阳的燃烧方式：核聚变早在冷战时代，核聚变就一直被认为是解决人类能源问题的主要选择。一公斤核聚变原料产生的电能等同于一万一千吨煤。跟现有各类核电站的核裂变反应堆相比，核聚变产生的核废料更少，放射性也会在短期内消失，堪称是一种绝妙的清洁能源。
核聚变又分冷核聚变和热核聚变两种。后者的应用产品就是氢弹，前者却还一直处于科学幻想里面，直到方舟反应堆的出现方舟反应堆的运行原理并不算复杂，只是一种很早就有的冷聚变理论的实际应用成果而已。它和绝大多数正在试验中的核聚变反应堆，都有着显著区别，主要体现在反应机制上。
首先，方舟反应堆并非是利用元素周期表里的轻元素来实现聚变的。目前，全世界绝大多数的聚变试验，都是使用氢元素和它的两种同位素“氘”和“氚”，作为堆芯的点火燃料。在使用这些轻元素作为燃料时，聚变的点火和控制都比较容易实现。在反应过程中也不会产生有害物质，终端产物是水，属于一种清洁的聚变方式，所以才会得到众多科研机构的青睐。方舟反应堆则反其道而行之，它是一种利用重元素聚变的核反应堆，发明它的霍华德。史塔克是使用金属钯作为聚变核心的燃料。因为这是已知的最重的几种元素之一，相较于其他几种铂系重元素，金属钯又是最容易电离化的，所以是比较理想的堆芯燃料。
但问题在于，相较于轻元素的聚变，类似金属钯这样的重元素，其聚变过程要更加复杂很多。光是反应中涉及的物理和化学性质变化的公式，就可以写满一块黑板。在实际制作和使用的过程中，还必须非常精确地控制反应堆中的每个反应步骤，否则在点燃堆芯后很可能直接爆炸。
当然，如果完美的解决了这些技术问题，那么方舟反应堆就是一款非常实用和可靠的能量源了。成熟的方舟反应堆在启动后，只需要极短的时间就能输出大量的能量，并能维持堆芯的燃烧很长很长时间。
相反，现实世界流行的氢元素反应堆，虽然点火较为容易，却难以维持长时间的聚变反应。
不过，即使有着上述优势，但方舟反应堆也不能说是完美的聚变反应堆了。因为和依靠氢元素聚变产生能量的传统核聚变反应堆不一样，依靠重金属聚变的方舟反应堆并不是清洁的能量源。因为钯具备严重的毒性，而治重金属中毒本来就是医学难题，托尼一开始直接把方舟反应堆安装在他的胸口，想要避开钯中毒的伤害是不可能的（在阿富汗的爆炸袭击之中，他的血管里残留了许多细小的弹片，必须有一个电磁铁时刻放在胸前，才能吸住弹片，不让其进入心脏，导致托尼丧命。而方舟反应堆就是给电磁铁供电的）。
而且，他还得当钢铁侠整天飞来飞去，惩恶扬善，对钯的消耗自然愈发厉害，而中毒的情况也更严重。
所以，在《钢铁侠2》的剧情前期，发现自己中毒程度已经很严重，估计活不了一年的托尼，一度自暴自弃，极其颓废，做出了许多荒唐的事情……但是，在王秋他们进入漫威世界之前，托尼就已经成功解决了这个问题依靠他父亲霍华德。史塔克留下的线索，托尼天才地使用粒子加速器，创造出了一种安全无毒的新元素，用于代替会让他中毒的钯，从而让自己成功战胜了钯中毒的生命危机。
再接下来，史塔克工业集团公开出售的民用版方舟反应堆，也都是用了这种新元素来代替钯。
然而，这种新元素的发现和应用，对于钢铁侠托尼。史塔克来说当然是一个好消息，但对于想要对这些民用版方舟反应堆进行逆向测绘，从而进行山寨复制的现实世界中国科研人员来说，却无异于一个噩梦……
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