Fig. 1. Imanes perpendiculares diseñados con la estrategia de diseño de imanes de "dos pasos". Crédito:LU Zhiyuan
Los investigadores dirigidos por el profesor Xu Guosheng de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei (HFIPS) de la Academia de Ciencias de China realizaron un nuevo diseño de imán permanente de estelarizador cuasi-axisimétrico.
La estrategia de diseño de imanes de "dos pasos" verifica aún más la viabilidad de este método y establece una base sólida para el diseño posterior de imanes estandarizados. Los logros relacionados se han publicado en Fusión nuclear .
En años recientes, El enfoque avanzado de stellarator para la investigación de la energía de fusión ha obtenido un progreso notable. El imán permanente tiene las ventajas de no consumir energía, bajo costo y estado estable natural, por lo tanto, tiene el potencial de reducir en gran medida el costo de construcción y operación del estelarizador. Sin embargo, Dado que se necesita una gran cantidad de bloques magnéticos (104 ~ 106) para un estelarizador de imán permanente, La fabricación y el montaje de estos bloques magnéticos y el control de precisión pueden ser incluso más difíciles y costosos que las bobinas 3D. Por lo tanto, Cómo simplificar e incluso estandarizar el diseño del imán ahora es un tema clave para el stellarator de imán permanente.
En esta investigación, los investigadores propusieron el método de descomposición de Fourier para diseñar imanes perpendiculares, que puede generar el campo magnético requerido con alta precisión y el menor consumo de imanes.
Fig. 2. La estrategia de diseño de imanes de "dos pasos" puede dar casi el mismo diseño que el método de descomposición de Fourier. Crédito:LU Zhiyuan
Todos los imanes permanentes perpendiculares tienen la misma remanencia y solo una sola capa de imanes está montada en el recipiente de vacío, que se puede insertar fácilmente en las celdas de un marco cuadriculado unido al recipiente de vacío y fijado con resortes desde la parte posterior.
"Este diseño simplificó enormemente la fabricación, montaje y mantenimiento de los imanes, y así facilita el control de precisión y la reducción de costes, ", dijo el profesor Xu Guosheng.
La estrategia de diseño de imanes de "dos pasos" se propuso sobre la base de la estrategia "divide y vencerás, "que es robusto, eficiente y simple en lógica. Con esta estrategia, el proceso de diseño de una gran cantidad de bloques magnéticos se descompone en diseños independientes de cada bloque magnético, y luego itera para encontrar la solución, por lo tanto, la forma específica de cada bloque de imanes se puede personalizar regularmente y los imanes adecuados para la implementación de ingeniería se pueden diseñar fácilmente.
Fig. 3. La estrategia de diseño de imanes de "dos pasos" puede diseñar automáticamente puertos para calentamiento y diagnóstico de plasma. Crédito:LU Zhiyuan
Esta estrategia da casi el mismo diseño de imán que el método de descomposición de Fourier, que valida la viabilidad de esta estrategia y sienta una base sólida para el diseño posterior de imán estandarizado.
