來源：快科技
據中(zhong)科院消息，近期，中(zhong)科院合(he)肥物質科學研(yan)(yan)(yan)究院等離子體物理研(yan)(yan)(yan)究所(suo)在集成永磁體和簡單線(xian)圈(quan)的(de)先(xian)進仿星器設計(ji)研(yan)(yan)(yan)究取得進展。核聚變研(yan)(yan)(yan)究目前(qian)主要有兩個(ge)途(tu)徑，最受看(kan)好的(de)是很(hen)多人應該(gai)經常聽說的(de)托克馬克。
就(jiu)在12月30日晚，中(zhong)科院合肥物(wu)質科學研究(jiu)院等離子(zi)體物(wu)理研究(jiu)所俗稱“人造(zao)太(tai)陽(yang)”的(de)全超導托卡(ka)馬克核聚變實驗裝(zhuang)置（EAST）實現1056秒的(de)長脈沖高參(can)數等離子(zi)體運(yun)行(xing)，而且溫度(du)(du)高達7000萬度(du)(du)，創造(zao)了(le)世界新(xin)紀錄。
相(xiang)比托(tuo)卡(ka)馬克(ke)相(xiang)比，仿星(xing)器具有穩(wen)態運行的(de)優勢，避免了托(tuo)卡(ka)馬克(ke)的(de)主要缺點，也就是等(deng)離(li)子體大破(po)裂。
但是長期以來，仿星器并沒有作(zuo)為聚變(bian)堆(dui)技術路線的首(shou)選(xuan)，主要(yao)原因有兩個(ge)：
一是傳統(tong)仿星器磁場的(de)波紋度比(bi)托(tuo)卡馬(ma)克大，導(dao)致其新經(jing)典輸運(yun)水(shui)平和(he)高能粒(li)子(zi)損失水(shui)平高于托(tuo)卡馬(ma)克。
二是仿星器需要三維結構(gou)的線圈(quan)，結構(gou)復雜(za)、制造難度大、成本高。
科研人(ren)員發現(xian)，可以引入永磁體來簡化仿星(xing)器的(de)線(xian)圈，從而采用和(he)托卡馬(ma)克(ke)一樣的(de)平面線(xian)圈，降低(di)建造的(de)難度和(he)成本。
結合永(yong)磁(ci)體的仿星(xing)器(qi)是國際仿星(xing)器(qi)研究(jiu)領(ling)域的熱(re)點(dian)，而(er)如何用工程簡(jian)單(dan)的永(yong)磁(ci)體塊產生(sheng)所(suo)需的三維磁(ci)場，則是研究(jiu)難(nan)點(dian)。
近期，徐(xu)國盛課題組(zu)首次提出一(yi)種標準(zhun)化(hua)永磁體(ti)設計(ji)策略，采用“分治(zhi)策略”的思路，將永磁體(ti)塊(kuai)(kuai)的設計(ji)過程分解為逐(zhu)個(ge)設計(ji)每一(yi)塊(kuai)(kuai)永磁體(ti)，然后進行多次迭(die)代以(yi)獲得最優設計(ji)，迭(die)代過程包括局(ju)(ju)部優化(hua)和全局(ju)(ju)優化(hua)兩(liang)個(ge)部分。
基于該設(she)計策略，科研人員實(shi)現了(le)仿星(xing)器永磁(ci)(ci)體的標準化，即所有永磁(ci)(ci)體塊(kuai)大(da)小、形狀，剩磁(ci)(ci)強(qiang)度完全(quan)相同，且磁(ci)(ci)化方(fang)向(xiang)為有限個指定(ding)方(fang)向(xiang)之一，從而使得永磁(ci)(ci)體塊(kuai)可批量生產，降低了(le)加工制造成本。
此外，統一的(de)大小、形(xing)狀使得永磁(ci)體(ti)塊可以(yi)拼(pin)裝起來，有利于(yu)裝配精度(du)控制。
在(zai)液氮溫度下，Pr-Fe-B磁(ci)體的(de)剩磁(ci)和(he)矯頑力可以分別(bie)達到1.54T和(he)7.0T，足夠支(zhi)持一個采用(yong)平面(mian)線(xian)圈的(de)中(zhong)等規模仿星器實驗裝置。
最(zui)新(xin)研(yan)究(jiu)表明，Fe16N2磁體的剩(sheng)磁可以達到2.9T，其(qi)矯頑力理論(lun)上大于1.2T。
徐國盛課題組(zu)提出的(de)標準化永磁(ci)體設計(ji)策略可以自動給(gei)出磁(ci)化方向(xiang)具備Halbach（↑→↓←↑）排(pai)列特點的(de)永磁(ci)體設計(ji)，實現更(geng)高的(de)磁(ci)場(chang)強度(du)。
仿星器聚變堆雖然需(xu)要(yao)較強的(de)磁(ci)場并具備較厚的(de)包層，放置于(yu)包層之外的(de)永(yong)磁(ci)體能夠提供的(de)磁(ci)場相對(dui)較弱，難以(yi)(yi)將(jiang)三維(wei)扭曲線(xian)圈(quan)完全簡(jian)化為平面(mian)線(xian)圈(quan)，但(dan)是(shi)(shi)部分簡(jian)化仍具有重要(yao)意義，尤其是(shi)(shi)對(dui)于(yu)性能出(chu)色(se)，但(dan)是(shi)(shi)所需(xu)線(xian)圈(quan)系統復雜以(yi)(yi)至(zhi)于(yu)難以(yi)(yi)實現(xian)的(de)仿星器位(wei)型。
相比于當前仿星器采用的(de)極為(wei)復雜的(de)三維(wei)扭曲(qu)線圈(quan)，可批(pi)量(liang)制造的(de)標準化磁(ci)體(ti)塊以及簡單線圈(quan)的(de)低生產(chan)成(cheng)(cheng)本和(he)低工(gong)程難度對(dui)仿星器的(de)設(she)計、建造、維(wei)護具有重要意義，將永磁(ci)體(ti)和(he)準對(dui)稱位形結合起來的(de)先進仿星器有望成(cheng)(cheng)為(wei)具有競爭(zheng)力的(de)低成(cheng)(cheng)本穩態磁(ci)約束聚變(bian)實驗(yan)裝置。