美国能源部DIII-D与京都聚变工程公司达成合作，部署新型偏滤器开发

美国能源部 DIII-D 国家聚变设施与私营聚变企业京都聚变工程公司（Kyoto Fusioneering）近日宣布建立公私合作伙伴关系，将在 DIII-D 托卡马克上开发一套专为负三角形托卡马克运行设计的新型偏滤器，推动该方案走向商业化。这一合作建立在京都聚变工程公司与美国能源部于今年1月建立的伙伴关系基础之上。

DIII-D 是美国最大的磁约束聚变研究装置，目前有来自全球 100 多家机构、800 多名科学家参与合作。作为面向所有研究者开放的用户设施，DIII-D 拥有超过 100 套诊断系统，是诊断设备最完备的磁约束聚变装置之一；其成形线圈系统可大幅改变等离子体截面形状，使其能灵活探索包括负三角形在内的多种位形。实验数据向所有用户开放，这也与本次合作"项目内数据自由共享"的安排一脉相承。此次合作将"从设计一路推进到运行与实验"，在 DIII-D 托卡马克上部署新的偏滤器。DIII-D 作为灵活的聚变试验台，将帮助科学家与工程师开发这一新能力，以追求面向商业聚变的负三角形方案。该项增强及配套研究计划将直接推进美国能源部《聚变科学与技术路线图》中确定的相互关联的攻关方向。

负三角形是指等离子体呈反向"D"字形，其突出之处在于：在保持高性能的同时，能避免破坏性的热爆发不稳定（边界局域模）；并通过温和的辐射过程耗散聚变产生的高热负荷，从而放宽对装置壁的工程要求。然而，该方案至今尚未在"具有商业化相关性的偏滤器"上接受评估，以应对其独特的等离子体与粒子排热特征。这正是此次由产业界主导的合作所要填补的空白。

来自各地的工程师与科学家正牵头一个协作组，设计、制造并安装一套新型偏滤器。安装完成后，京都聚变工程公司将与哥伦比亚大学等伙伴一道，依托更广的DIII-D项目，利用该偏滤器攻克若干关键遗留问题，包括芯-边界整合、动力排热、诊断构成与性能，以及面向等离子体部件的应力。京都聚变工程公司负责制造并供应构建该偏滤器所需的所有瓦片。

据介绍，本项目数据将在项目内部自由共享，DIII-D 项目的所有成员均可使用相关能力，预计将惠及更多聚变示范电站开发商。研究计划将围绕美国能源部《聚变科学与技术路线图》的三大攻关方向展开：在"推进约束概念"方面，评估负三角形托卡马克的约束、稳定性与瞬态控制特性，并演示具有示范电站相关性的芯-排热运行情景；在"面向等离子体部件与等离子体-材料相互作用"方面，深化对功率与粒子控制的理解，验证偏滤器设计与优化的工具链，并演示可实现脱靶运行、兼具高粒子排热与芯部性能的偏滤器设计；在"聚变电厂工程与系统整合"方面，为面向全厂建模的端到端集成工作流产出带不确定性量化的数据。

DIII-D 方面表示，这一公私合作伙伴关系体现了参与 DIII-D 项目可实现的快速进展，延续了其"降低商业决策风险、支撑聚变能源关键科技突破"的使命。