小環(huán)徑比球形托卡馬克(SMART)裝置首次成功產(chǎn)生了托卡馬克等離子體。這一進(jìn)展使通過受控核聚變反應(yīng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、清潔且?guī)缀鯚o限的能源又近了一步。該研究成果發(fā)表在新一期《核聚變》雜志上。

SMART的第一個(gè)托卡馬克等離子體，用可見光譜范圍內(nèi)的快速取景相機(jī)記錄下來。圖片來源：西班牙塞維利亞大學(xué)

SMART是由西班牙塞維利亞大學(xué)等離子體科學(xué)與聚變技術(shù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)的最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置。靈活的造型使SMART成為全球獨(dú)一無二的球形托卡馬克。該項(xiàng)目有望推動(dòng)基于球形托卡馬克的緊湊型聚變發(fā)電廠的發(fā)展。項(xiàng)目研究員表示，SMART能為未來緊湊型聚變反應(yīng)堆提供優(yōu)異的聚變性能和功率處理能力。

三角形度是指等離子體相對(duì)于托卡馬克的形狀。托卡馬克中等離子體的橫截面，通常呈現(xiàn)為英文大寫字母D的形狀。當(dāng)D的直線部分面向托卡馬克中心時(shí)，被稱為正三角形度，大多數(shù)托卡馬克以正三角形度運(yùn)行。而當(dāng)?shù)入x子的彎曲部分面向中心時(shí)，則稱為負(fù)三角形度。

負(fù)三角形度等離子體形狀性能優(yōu)異，能抑制將粒子和能量從等離子體中排出的不穩(wěn)定性，防止對(duì)托卡馬克壁造成嚴(yán)重破壞。此外，負(fù)三角形度還具有令人矚目的功率處理能力。它擁有更大的偏濾器區(qū)域，便于分散廢熱，有助于未來緊湊型聚變發(fā)電廠的工程設(shè)計(jì)。

SMART是首個(gè)以聚變溫度運(yùn)行、采用負(fù)三角形度等離子體的緊湊型球形托卡馬克。其目標(biāo)是提供最緊湊設(shè)計(jì)的物理和工程基礎(chǔ)，以能夠?yàn)楦邎?chǎng)球形托卡馬克與負(fù)三角形度相結(jié)合的聚變發(fā)電廠使用。