Fig. 1. Vinkelräta magneter utformade med hjälp av "två-stegs" magnetdesignstrategin. Kredit:LU Zhiyuan
En ny permanentmagnetdesign av kvasi-axisymmetrisk stellarator gjordes av forskare under ledning av prof. Xu Guosheng från Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) vid den kinesiska vetenskapsakademin.
"Två-stegs" magnetdesignstrategin verifierar ytterligare användbarheten av denna metod och lägger en solid grund för den efterföljande designen av en standardiserad magnet. Relaterade prestationer har publicerats i Kärnfusion .
Under de senaste åren har den avancerade stellaratormetoden för forskning om fusionsenergi har gjort anmärkningsvärda framsteg. Permanentmagneten har fördelarna med ingen energiförbrukning, låg kostnad och naturligt stabilt tillstånd, sålunda har den potential att avsevärt minska konstruktions- och driftskostnaden för stellaratorn. Dock, eftersom ett stort antal magnetblock (104~106) behövs för en permanentmagnet stellarator, tillverkning och montering av dessa magnetblock och precisionskontroll kan vara ännu svårare och dyrare än 3D-spolar. Därför, hur man förenklar till och med standardisera magnetdesignen nu är en nyckelfråga för permanentmagnet stellarator.
I denna forskning, forskarna föreslog Fourier-nedbrytningsmetod för att designa vinkelräta magneter, som kan generera det erforderliga magnetfältet med hög noggrannhet och minsta magnetförbrukning.
Fig. 2. "Tvåstegs"-magnetdesignstrategin kan ge nästan samma design som Fourier-nedbrytningsmetoden. Kredit:LU Zhiyuan
Alla vinkelräta permanentmagneter har samma remanens och endast ett enda lager av magneter är monterat på vakuumkärlet, som enkelt kan sättas in i cellerna i en gallerram fäst på vakuumkärlet och fixerad med fjädrar bakifrån.
"Denna design förenklade tillverkningen avsevärt, montering och underhåll av magneterna, och därmed underlättar precisionskontroll och kostnadsreduktion, " sa prof. Xu Guosheng.
"Tvåstegs" magnetdesignstrategin föreslogs baserat på "dela och erövra strategin, "som är robust, effektivt och enkelt i logiken. Med denna strategi, designprocessen för ett stort antal magnetblock sönderdelas i oberoende design av varje magnetblock, och sedan itererar för att hitta lösningen, sålunda kan den specifika formen för varje magnetblock regelbundet anpassas och de magneter som är lämpliga för den tekniska implementeringen kan enkelt utformas.
Fig. 3. "Tvåstegs" magnetdesignstrategin kan automatiskt designa portar för plasmauppvärmning och diagnostik. Kredit:LU Zhiyuan
Denna strategi ger nästan samma magnetdesign som Fourier-nedbrytningsmetoden, som validerar genomförbarheten av denna strategi och lägger en solid grund för den efterföljande designen av en standardiserad magnet.
