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        • 新理論解決“仿星器”粒子泄漏研究難題，有望使聚變反應堆研制速度提高10倍
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			              新理論解決“仿星器”粒子泄漏研究難題，有望使聚變反應堆研制速度提高10倍               
        
            
                        
            
        2025-05-13 08:38:39
              
                                          科技日報              			   

               　
              作者：
                            記者 張佳欣   
        
          
        
          
        
            



                        
        
						                    來(lái)自美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校、洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室和第一型能源集團的研究團隊發(fā)現了一種更快、更準確的方法來(lái)修復聚變反應中的磁場(chǎng)缺陷，解決了尋找“仿星器”中粒子泄漏位置的難題。研究人員稱(chēng)，這一進(jìn)展是設計聚變反應堆的范式轉變，有望使研制仿星器的速度提高10倍。相關(guān)論文近期發(fā)表于《物理評論快報》雜志。

         
        

        仿星器的概念于20世紀50年代提出，是一種采用環(huán)形設計的聚變反應堆。它依靠精密的外部繞組來(lái)控制內部產(chǎn)生的磁場(chǎng)，從而實(shí)現對等離子體和高能粒子的約束。這種約束系統常被描述為“磁瓶”。
        

         
        

        阻礙聚變能源發(fā)展的一大挑戰在于，如何將高能粒子約束在聚變反應堆內。當高能α粒子從反應堆中泄漏時(shí)，等離子體便無(wú)法達到維持聚變反應所需的高溫和高密度。
        

         
        

        然而，這些磁場(chǎng)中往往存在肉眼看不見(jiàn)的“縫隙”，α粒子會(huì )從這些縫隙中逃逸。使用基于牛頓定律的傳統方法去識別磁瓶中的縫隙位置，計算量巨大且速度緩慢。此外，為了設計仿星器，工程師還需模擬和測試數百種磁線(xiàn)圈的變體，設計過(guò)程十分繁瑣。
        

         
        

        為了節省時(shí)間和金錢(qián)，科學(xué)家和工程師通常會(huì )采用一種更簡(jiǎn)單的方法來(lái)確定縫隙的近似位置，即微擾理論。但這種方法準確性較低，從而減緩了仿星器的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。而此次研究團隊提出的新方法基于對稱(chēng)理論，為理解該系統提供了全新視角。
        

         
        

        利用新方法，團隊或能更準確地繪制出粒子的潛在泄漏點(diǎn)，這為提高反應堆的安全性和效率提供了有力工具。團隊表示，盡管磁聚變設計仍存在其他重大挑戰，但這一進(jìn)展解決了自70多年前首次提出仿星器以來(lái)就有的最大難題。
        

         
        

        值得一提的是，這種新方法還有助于解決另一種流行的磁約束聚變反應堆設計，即托卡馬克中一個(gè)類(lèi)似但不同的問(wèn)題。托卡馬克設計中存在失控電子的問(wèn)題，高能電子可能在周?chē)膲Ρ谏洗虺隹斩?。這種新方法可以幫助識別磁場(chǎng)中這些電子可能泄漏的縫隙。
        			  

        
			
			 
			 
			 
			 

            			
        
                                                 
            
            
        
                
            
        
            
            
        
            
                       
        責任編輯：                                                                江曉蓓                                                                
        
              
        
                 標簽：聚變反應堆 
                
        
               
        
            
          
        
        
        
        
        
        
        
                
                        
                		
        
      
    
        
    
    
        
  
        

        

        
  

        


        














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