第552章 小太阳
可控核聚变，说白了，就是模仿太阳的原理，让氘和氚的原子核在超过一亿度的极高温下聚合，从而释放出庞大的能量，就像在地球上造了一个“小太阳”一样。
但是太阳能释放出庞大的能量是靠自身超大的引力把燃料牢牢压住，然后1500万度就能慢慢维持聚变。
可地球上显然是造不出恒星引力的，于是科学家们只能通过把燃料加热到上亿摄氏度，靠粒子超高运动速度硬冲破斥力，从而实现持续的聚变。
可问题也随之而来了，这个温度比太阳核心还要热好几倍，物质早就拆成了带电的原子核和电子了，也就是等离子体，而任何实体材料碰到上亿度等离子体都会瞬间汽化，根本没有容器能装得下的。
于是，为了驯服这团比太阳核心还热的火，科学家必须用强大的磁场将它悬浮在真空里，就像用一只看不见的手，去托住一团比太阳还烫的火焰。
这团火不接触任何东西，自然也就不会烧毁容器了。
而这种利用环形磁场来约束等离子体的技术路线，就是托卡马克。
核聚变的吸引力是巨大的。它的燃料氘可以从海水中提取，氚也能通过锂增殖，几乎是取之不尽的。而且反应过程极其清洁，几乎不产生长寿命高放射性的核废料，被公认为人类的“终极能源”。
华国的聚变研究起步很晚。
二十世纪九十年代，当欧洲联合环已经在跑氘氚实验的时候，华国连一台像样的中型托卡马克都没有。
后来国家下决心集中力量办大事，这把国内聚变领域的顶尖人才和资源都汇聚到一起，成立了等离子体物理研究所，用了将近三十年时间，走完了别人半个多世纪才走完的路。
“夸父”就是这场追赶的成果，它的等离子体温度可以达到一亿摄氏度以上，连续约束时间突破一百秒，在全球聚变装置里已经稳居第一梯队了。
国际上能在这个级别上叫板的，除了欧洲的联合环和已经开始建的国际热核聚变实验堆，也就只有华国的这台装置了。
但第一梯队的意思，也就是大家都还没到终点。
国外的热核聚变实验堆是世界上最大的国际聚变合作项目，是由华国和多方共同参与建设的。
这个项目代表着未来路线的主流，但它的目标也只是让Q值达到十左右，这个目标如果顺利实现，最快也要在2035年以后了。
更先进的示范堆则要等到下个世纪中叶。
而肖宿给远航号定下的目标，是Q大于五十，而且要在五年内看到工程化。
这意味着夸父要在现有基础上一步完成质变，相当于在五年内把整个人类的聚变进程向前压缩七十年。
这中间的困难，闭着眼睛都能数出来一大堆。
徐蒙站在肖宿旁边，心情仍然十分复杂，可他看着肖宿平静的侧脸，又想，或许也没那么远吧。
肖宿的目光沿着环形真空容器的外壁走了一圈，又抬头看向极向场线圈的支撑结构，最后落在下方那排人孔窗口上。
夸父的线圈布局不够合理，磁剪切在边缘处偏弱，中心区电流剖面达不到理想位形的要求，偏滤器材料的热负荷余量也远远不够……和他设想的相差很大，需要改进的地方还有很多。
但就像他之前对徐蒙说的，这些都不是不能做的。
肖宿说：“我需要夸父从建设到现在的全部核心设计文件。”
“包括磁体系统的机械设计、偏滤器冷却回路、加热系统的功率耦合方式，还有最近三次实验的完整数据。”
徐蒙立刻朝尹航招了招手。尹航会意，带着几个工程师去搬资料了。
“肖教授，资料送到小会议室吧，那里方便看。”徐蒙说。
肖宿点了点头。
到了小会议室，一摞摞文件盒被搬了进来，在长条桌上码成一排。
肖宿坐下后，先打开了磁体系统的机械设计卷宗，一张张翻过去。
他看的速度很快，但每一张都看得很细。
有些页他会停很久，手指在某个局部放大图或者某条曲线上轻轻划一下，眉头偶尔动一动。
徐蒙坐在对面，也不打扰他，只是在他需要的时候解释几句。
“你们这个极向场线圈的分布，当初是按什么目标做的优化？”肖宿忽然问。
“主要按等离子体边界稳定性和磁通利用效率来优化。”
徐蒙说，“目标函数设成了磁剪切和磁阱深度的加权组合，用的是遗传算法加伴随方法的混合优化。”
“遗传算法。”肖宿重复了一遍，语气平静，但徐蒙莫名觉得那四个字里带着一丝很淡的意味。
“所以优化出来的是一个局部较优解，外侧磁剪切偏低，对边缘局域模的抑制能力先天就有缺口。”
徐蒙有些无奈的笑了一下，肖宿只是简单一看，就直接点出了他们磁体系统优化方案里的历史遗留问题了。
事实上，边缘局域模的抑制能力不足正是他们现在最头疼的难题之一，每一次放电实验都要花大量时间在外部扰动线圈上，才能勉强把边界稳在可以维持百秒的水平。
“对，我们现在主要靠共振磁扰动线圈来压边缘局域模，但是效率十分不稳定，也就直接制约了约束时间。”
“共振磁扰动是治标，不是治本。”
肖宿把图纸翻到下一页，“边界局域模的产生，根本原因还是边缘电流密度梯度过大了，导致局部磁重联不稳定性。
你们的优化目标没有对这个不稳定性加足够的权重，所以位形先天就不稳，后面再加多少外部扰动都只是贴膏药。”
徐蒙苦笑。
贴膏药这个说法实在太贴切了，这些年他们可不就是在给夸父贴膏药嘛，哪里的不稳定性压不住，就在哪里加一套辅助系统，压住一个又冒一个出来。
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