據(jù)中科院消息，近期，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所在集成永磁體和簡單線圈的仿星器設(shè)計研究取得進展。

核聚變研究目前主要有兩個途徑，受看好的是很多人應(yīng)該經(jīng)常聽說的托克馬克。

就在12月30日晚，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所俗稱“人造太陽”的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）實現(xiàn)1056秒的長脈沖高參數(shù)等離子體運行，而且溫度高達7000萬度，創(chuàng)造了世界新紀(jì)錄。

第二種思路就是仿星器，一種外加有螺旋繞組的磁約束聚變實驗裝置，是聚變?nèi)朔e參數(shù)僅次于托卡馬克的磁約束核聚變途徑。

相比托卡馬克相比，仿星器具有穩(wěn)態(tài)運行的優(yōu)勢，避免了托卡馬克的主要缺點，也就是等離子體大破裂。

但是長期以來，仿星器并沒有作為聚變堆技術(shù)路線的選擇，主要原因有兩個：

一是傳統(tǒng)仿星器磁場的波紋度比托卡馬克大，導(dǎo)致其新經(jīng)典輸運水平和高能粒子損失水平高于托卡馬克。

二是仿星器需要三維結(jié)構(gòu)的線圈，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大、成本高。

科研人員發(fā)現(xiàn)，可以引入永磁體來簡化仿星器的線圈，從而采用和托卡馬克一樣的平面線圈，降低建造的難度和成本。

結(jié)合永磁體的仿星器是國際仿星器研究領(lǐng)域的熱點，而如何用工程簡單的永磁體塊產(chǎn)生所需的三維磁場，則是研究難點。

近期，徐國盛課題組初次提出一種標(biāo)準(zhǔn)化永磁體設(shè)計策略，采用“分治策略”的思路，將永磁體塊的設(shè)計過程分解為逐個設(shè)計每一塊永磁體，然后進行多次迭代以獲得zui優(yōu)設(shè)計，迭代過程包括局部優(yōu)化和全局優(yōu)化兩個部分。

基于該設(shè)計策略，科研人員實現(xiàn)了仿星器永磁體的標(biāo)準(zhǔn)化，即所有永磁體塊大小、形狀，剩磁強度完全相同，且磁化方向為有限個指定方向之一，從而使得永磁體塊可批量生產(chǎn)，降低了加工制造成本。

此外，統(tǒng)一的大小、形狀使得永磁體塊可以拼裝起來，有利于裝配精度控制。

在液氮溫度下，Pr-Fe-B磁體的剩磁和矯頑力可以分別達到1.54T和7.0T，足夠支持一個采用平面線圈的中等規(guī)模仿星器實驗裝置。

近期研究表明，F(xiàn)e16N2磁體的剩磁可以達到2.9T，其矯頑力理論上大于1.2T。

徐國盛課題組提出的標(biāo)準(zhǔn)化永磁體設(shè)計策略可以自動給出磁化方向具備Halbach（↑→↓←↑）排列特點的永磁體設(shè)計，實現(xiàn)更高的磁場強度。

仿星器聚變堆雖然需要較強的磁場并具備較厚的包層，放置于包層之外的永磁體能夠提供的磁場相對較弱，難以將三維扭曲線圈完全簡化為平面線圈，但是部分簡化仍具有重要意義，尤其是對于性能出色，但是所需線圈系統(tǒng)復(fù)雜以至于難以實現(xiàn)的仿星器位型。

相比于當(dāng)前仿星器采用的較為復(fù)雜的三維扭曲線圈，可批量制造的標(biāo)準(zhǔn)化磁體塊以及簡單線圈的低生產(chǎn)成本和低工程難度對仿星器的設(shè)計、建造、維護具有重要意義，將永磁體和準(zhǔn)對稱位形結(jié)合起來的仿星器有望成為具有競爭力的低成本穩(wěn)態(tài)磁約束聚變實驗裝置。