DIII-D开发负三角形变偏滤器
摘要
DIII-D National Fusion Facility将与Kyoto Fusioneering合作，为DIII-D托卡马克开发负三角形变偏滤器，模拟聚变电站相关条件。双方将研究芯部—边缘一体化、功率排出、诊断系统和部件应力，并向其他聚变示范电站开发商共享数据与试验能力。
DIII-D National Fusion Facility上周宣布，将与Kyoto Fusioneering合作，在DIII-D托卡马克中设计、制造、安装并运行一套新的功率排出系统，以推进负三角形变方案的商业化。
这项工作建立在该公司与Oak Ridge美国国家实验室合作的基础之上，双方的合作已于今年早些时候宣布。
负三角形变试验：过去几年，DIII-D的研究人员一直在探索一种改变等离子体形状的托卡马克运行方案。当前大多数托卡马克使用的等离子体截面类似于字母D，与托卡马克的截面形状相符；而负三角形变则使D形的圆弧侧朝向托卡马克中心。
尽管负三角形变曾在20世纪70年代和80年代受到关注，但正三角形变后来成为主流方案。然而，越来越多关于负三角形变方案的研究表明，该方案既能实现高性能，又可避免具有破坏性的热爆发不稳定性，并通过温和的辐射过程耗散热负荷，从而降低装置壁的工程要求。
据DIII-D介绍，设计聚变示范电站的私营公司正在推进这一方案，但负三角形变具有独特的等离子体热量和粒子排出特性，尚未使用具有商业相关性的偏滤器进行评估。
新偏滤器：DIII-D在2023年开展负三角形变试验时，曾在一个临时偏滤器区域安装特殊防护瓦，对托卡马克内部进行改造。
“这轮试验令人无比振奋——我们连续数周在DIII-D上产生高性能等离子体，却没有观察到一次[边缘局域模]。此前从未有人取得过类似成果。”Columbia University副教授、该试验主要研究人员之一Kathreen Thome表示，“[负三角形变]可能会彻底改变用于聚变能源的托卡马克设计和运行方式。”
如今，通过这项新合作，DIII-D将配备负三角形变偏滤器，使后续试验能够在与聚变能源电站相关的条件下运行。
DIII-D与Kyoto Fusioneering将合作设计该偏滤器，随后由该公司制造并供应所需防护瓦。Kyoto Fusioneering将与Columbia University的合作伙伴一道，与DIII-D合作利用这套新装置研究多项问题，包括芯部—边缘一体化、功率排出、诊断系统构成和性能，以及面向等离子体部件所承受的应力。
公告称：“由于项目内的数据将自由共享，且DIII-D项目的所有成员均可使用相关能力，预计这项工作将产生更广泛的效益，为其他聚变示范电站开发商的工作提供支持。”
DIII-D聚变技术外联协调员Suk-Ho Hong表示：“我们需要了解负三角形变在具有商业相关性的装置配置中的表现，这促成了DIII-D与Kyoto Fusioneering之间的合作。这项新能力将使我们能够共同全面评估这一前景可观的方案，并延续DIII-D的一贯传统，为聚变能源前沿技术和方案的试验提供快速且经济的平台。”