What is Stellarator
仿星器
仿星器是一种利用外部线圈产生螺旋磁场约束等离子体的聚变实验装置,它的运行不需要等离子体电流,因此具有内在稳态和没有电流驱动不稳定性的优势。 仿星器概念于1950年代被提出,是最早被提出的磁约束聚变路线之一,其名称由 “stellar”(恒星的)和 “arator”(源自 “accelerator”,加速器)组合而成,字面含义可理解为 “模拟恒星内部核聚变的装置”—— 这一命名直接呼应了其核心目标:模仿太阳等恒星内部通过核聚变产生能量的过程,在地球上构建可控的 “人造恒星”,为人类提供清洁、可持续的聚变能源。 由于装置结构复杂、工程制造难度大、三维等离子体物理计算难度高,仿星器经历了漫长的冷淡期。近年来,随着理论方、大规模计算能力、AI的突破,一些新的具有精确对称性质的三维磁位形被发现;3D打印、精密制造等工业技术的提升,大大降低了仿星器的工程难度。先进超导仿星器正在成为极具竞争力的聚变技术路线。
仿星器路线优点
相比托卡马克等其他类别聚变装置,仿星器聚变装置拥有以下优点:
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稳态运行能力强

仿星器无需依赖等离子体电流即可约束高温等离子体,通过精密设计的扭曲磁体布局直接形成螺旋磁场,理论上可实现 “无限期连续运行”,能避免托卡马克因中央螺线管驱动等离子体电流产生辅助磁场而导致的 “定期重置” 和 “破裂事故” 风险。

运行安全性更高

由于仿星器不需要等离子体电流来维持约束,因此能避免等离子体电流导致的大破裂,这种破裂可能会产生烧穿容器壁的电子束,对装置造成严重破坏,所以仿星器在运行过程中的安全性相对更高。
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磁场优化潜力大

传统仿星器磁场的波纹度比托卡马克大,导致其新经典输运水平和高能粒子损失水平高于托卡马克。但随着技术的发展,如 “准环对称” 等先进磁场位形的出现,兼具了托卡马克高约束性能和仿星器稳态运行的优点,为稳态磁约束聚变装置中磁场位形优化开辟了新途径,降低了新经典输运损失,提高了等离子体约束性能。

工程难度逐渐降低

过去仿星器因需要三维结构线圈,结构复杂,制造难度大、成本高。但随着高温超导与 3D 打印技术的发展,仿星器的复杂磁体在计算设计辅助下,制造成本已可控制在托卡马克同类装置的 70% 以内,其工程化难度逐渐降低,在工程化阶段的优势也日益突出。
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国际知名仿星器装置
岩超聚能仿星器技术特点
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先进位形
参数国际领先的QI准等动力对称先进位形;且两代装置采用同一套位形,确保位形特点与装置迭代的延续性。
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超导
1代机采用全球首创的仿星器高低温混合超导磁体系统,确保工程可行;2代机采用全高温超导磁体系统,面向点火发电。
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AI
AI全面加速磁场优化、设计迭代、运行控制、实验分析。
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3D打印
高精度增材制造技术助力实现复杂扭曲精密结构,大幅降低工程难度。