IT之家 1 月 27 日消息，據中科院之聲消息，近日，中科院合肥研究院內建永磁體和簡單線圈的先進仿星器設計研究獲進展。
IT之家了解到，反應堆最常見的設計稱為托卡馬克裝置 (Tokamak)，這是一個類似圓形線圈的中空金屬結構。燃料在加熱到 1.5 億攝氏度以上時，能形成高溫等離子體。大陸的“人造太陽”全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）實作 1056 秒的長脈沖高參數等離子體運作。
▼“人造太陽”全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）
盡管托卡馬克裝置能理想地限制這種等離子體，但也暴露出一些安全風險，比如當電流故障時，磁場就會立即崩潰。
仿星器是聚變三乘積參數僅次于托卡馬克的磁限制核聚變途徑，與托卡馬克相比，具有穩态運作的優勢，避免了托卡馬克的主要缺點：等離子體大破裂。然而，長期以來，仿星器并沒有作為聚變堆技術路線的首選，主要原因有兩個：
一是傳統仿星器磁場的波紋度比托卡馬克大，導緻其新經典輸運水準和高能粒子損失水準高于托卡馬克。
二是仿星器需要三維結構的線圈，結構複雜、制造難度大、成本高。
針對這兩個難點，科研人員已在前期工作中開展研究并取得進展。長期以來，仿星器研究領域試圖通過優化磁場位形來降低仿星器的新經典輸運水準和高能粒子損失水準。研究發現，可通過仿星器磁場位形優化實作精确準對稱，證明了仿星器可以實作和托卡馬克相當的新經典輸運水準和高能粒子損失水準（Physical Review Letters）。
結合永磁體的仿星器是國際仿星器研究領域的熱點，而如何用工程簡單的永磁體塊産生所需的三維磁場是研究難點。近期，徐國盛課題組首次提出一種标準化永磁體設計政策。該政策采用了“分治政策”的思路，将永磁體塊的設計過程分解為逐個設計每一塊永磁體，然後進行多次疊代以獲得最優設計，疊代過程包括局部優化和全局優化兩個部分。
▼ 內建永磁體和簡單線圈的先進仿星器設計
該思路易于高度限定每一塊永磁體的具體形式，直接以工程實作為出發點進行永磁體設計。基于該設計政策，徐國盛課題組實作了仿星器永磁體的标準化，即所有永磁體塊大小、形狀，剩磁強度完全相同且磁化方向為有限個指定方向之一。該設計使得永磁體塊可批量生産，降低了加工制造成本。此外，統一的大小、形狀使得永磁體塊可以拼裝起來，有利于裝配精度控制。該研究有助于永磁體仿星器從概念設計階段邁向工程實作，推動仿星器的發展。
相比于目前仿星器采用的極為複雜的三維扭曲線圈，可批量制造的标準化磁體塊以及簡單線圈的低生産成本和低工程難度對仿星器的設計、建造、維護具有重要意義，将永磁體和準對稱位形結合起來的先進仿星器有望成為具有競争力的低成本穩态磁限制聚變實驗裝置。