超过10000°C的高温以及来自聚变燃料(等离子体)的带电粒子冰雹，这些极端条件是未来聚变电站排气壁(偏滤器)必须承受的，处理排气流也因此成为实现清洁、安全且经济实惠的商业化聚变电站的主要挑战之一。

此前初步概念验证研究显示，与传统设计相比，偏滤器的“Super - X”设计可将热负荷降低十倍以上。如今，新实验结果将初步观察提升到概念验证水平，证明了其对聚变发电厂的关键优势，即增强动力排放控制，同时平衡工程复杂性。

英国国家核聚变实验MAST升级项目由英国原子能管理局(UKAEA)建造，旨在开发核聚变动力排放解决方案。其Super - X设计源自德克萨斯大学奥斯汀分校核聚变研究所的概念，特点是偏滤器更长，等离子体“腿”更长，能为冷却撞击偏滤器壁之前的等离子体提供更大空间。

这项新成果在世界范围内尚属首创。在MAST升级项目中，研究人员证明Super - X方法能实现排气控制，且不影响对置偏滤器或产生聚变能量的等离子体核心，还表明与传统设计相比，Super - X配置更容易控制所需更温和的条件。这增强了人们对找到适合聚变发电厂排气解决方案的信心，且此前研究已表明，MAST升级中的Super - X配置有助于将热等离子体核心与偏滤器中的冷条件相结合。

实验进一步表明，即便对偏滤器支柱进行与传统“短腿”设计相比的适度修改，也能在控制聚变热量方面带来显著优势，这与计算机模型预测相符，显示出人们对偏滤器设计的理解有所提升。未来聚变项目有望从显著改善的偏滤器条件和排气控制中获益，同时平衡工程复杂性。

Super - X偏滤器的物理和工程研究成果发表在《通讯物理》和《自然能源》杂志上。荷兰聚变研究人员Kevin Verhaegh(曾就职于英国原子能管理局，现就职于埃因霍温理工大学)和Bob Kool(荷兰研究机构DIFFER和埃因霍温理工大学)领导了这项研究，并与英国原子能机构和欧洲EUROfusion研究团队合作。该研究以偏滤器领域合作成果为基础，例如在瑞士聚变机TCV上进行的实验。

埃因霍温理工大学核聚变科学与技术研究小组的Verhaegh表示，这些结果对英国的STEP核聚变机、美国的ARC核聚变机以及欧洲的DEMO核聚变机等未来项目预示着良好前景，证明对偏滤器进行适度但具战略意义的修改，能带来更极端偏滤器几何形状的诸多好处，为改进未来聚变机设计开辟新途径。

DIFFER和埃因霍温理工大学控制系统技术研究部门负责人Kool称，这些结果清楚表明替代偏滤器在维持聚变发电厂可接受的偏滤器条件方面好处众多，是解决废气排放问题的重要一步，使人们更接近实现聚变能。

英国原子能机构MAST升级科学负责人詹姆斯·哈里森表示，证明MAST升级偏滤器中的等离子体条件可独立控制，是朝着开发未来机器中等离子体排气的强大控制迈出的重要一步。这些成果得益于英国原子能机构、埃因霍温理工大学、DIFFER和EUROfusion团队之间强有力的国际合作，将继续突破对该重要研究领域的理解界限。

更多信息： Kevin Verhaegh 等人，《利用中性挡板成形偏滤器解决托卡马克动力耗尽难题》，《通讯物理》(2025)。B. Kool 等人，Super-X 偏滤器排气控制在紧凑型聚变反应堆瞬态热负荷管理中的演示，《自然·能源》(2025)。