英国核聚变实验验证Super-X偏滤器性能优势
2025-09-09 16:32
来源:埃因霍温理工大学
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在英国原子能管理局(UKAEA)运行的MAST升级核聚变实验装置中,科研团队成功验证了Super-X偏滤器设计的性能优势。该设计通过延长等离子体路径,显著降低了偏滤器壁面的热负荷,为未来聚变发电厂的排气系统提供了新的解决方案。

这项关于Super-X偏滤器的研究成果已发表在《通讯物理》和《自然能源》期刊。实验数据显示,与传统设计相比,Super-X构型能够将热负荷降低一个数量级,同时保持对等离子体排气的有效控制。该设计源自德克萨斯大学奥斯汀分校核聚变研究所提出的概念,其特点是采用更长的偏滤器腿结构,为等离子体冷却提供了更大空间。

研究人员证实,Super-X偏滤器在维持排气控制能力的同时,不会影响对置偏滤器或等离子体核心的性能。实验结果表明,即使对偏滤器支柱进行相对保守的修改,也能在热控制方面带来显著改善。这些发现与计算机模拟预测一致,表明人们对偏滤器物理过程的理解正在深化。

来自埃因霍温理工大学的Kevin Verhaegh表示:"这些结果对未来聚变项目具有积极意义,包括英国的STEP、美国的ARC和欧洲的DEMO计划。我们证明了通过战略性修改偏滤器几何形状,可以获得接近极端构型带来的益处。"Verhaegh曾任职于英国原子能管理局,现与DIFFER研究所的Bob Kool共同领导这项研究。

Kool补充道:"研究结果明确显示,替代偏滤器构型在维持聚变电厂运行条件方面具有明显优势。这是在解决排气问题方面取得的重要进展,推动我们向实现聚变能应用更近一步。"

英国原子能管理局MAST升级项目科学负责人詹姆斯·哈里森指出:"证明偏滤器中的等离子体条件可以独立控制,是开发未来聚变装置排气控制系统的重要进展。这些成果得益于英国原子能管理局、埃因霍温理工大学、DIFFER和EUROfusion团队之间的国际合作。"

该研究建立在偏滤器领域的多项合作基础之上,包括在瑞士TCV聚变装置上进行的实验。Super-X偏滤器技术的进展为未来聚变电厂设计提供了新的可能性,特别是在平衡工程复杂性与性能优化方面。

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)。期刊信息: 《通讯物理》 、 《自然能源》

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