Fig. 1. Aimants perpendiculaires conçus à l'aide de la stratégie de conception d'aimants « en deux étapes ». Crédit :LU Zhiyuan
Une nouvelle conception d'aimant permanent de stellarator quasi-axisymétrique a été réalisée par des chercheurs dirigés par le professeur Xu Guosheng des Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) de l'Académie chinoise des sciences.
La stratégie de conception d'aimants "en deux étapes" vérifie en outre la faisabilité de cette méthode et jette des bases solides pour la conception ultérieure d'aimants normalisés. Les réalisations associées ont été publiées dans La fusion nucléaire .
Dans les années récentes, l'approche stellarator avancée pour la recherche sur l'énergie de fusion a obtenu des progrès remarquables. L'aimant permanent présente les avantages de ne pas consommer d'énergie, faible coût et état d'équilibre naturel, ainsi, il a le potentiel de réduire considérablement les coûts de construction et d'exploitation du stellarator. Cependant, puisqu'un grand nombre de blocs magnétiques (104 ~ 106) sont nécessaires pour un stellarator à aimant permanent, la fabrication et l'assemblage de ces blocs magnétiques et le contrôle de précision peuvent être encore plus difficiles et coûteux que les bobines 3D. Par conséquent, comment simplifier voire standardiser la conception de l'aimant est maintenant un problème clé pour le stellarator à aimant permanent.
Dans cette recherche, les chercheurs ont proposé la méthode de décomposition de Fourier pour concevoir des aimants perpendiculaires, qui peut générer le champ magnétique requis avec une grande précision et la moindre consommation d'aimant.
Fig. 2. La stratégie de conception d'aimants "en deux étapes" peut donner presque la même conception que la méthode de décomposition de Fourier. Crédit :LU Zhiyuan
Tous les aimants permanents perpendiculaires ont la même rémanence et une seule couche d'aimants est montée sur l'enceinte à vide, qui peut être facilement inséré dans les alvéoles d'un cadre grillagé attaché à la chambre à vide et fixé avec des ressorts par l'arrière.
"Cette conception a grandement simplifié la fabrication, montage et entretien des aimants, et facilite ainsi le contrôle de précision et la réduction des coûts, " a déclaré le professeur Xu Guosheng.
La stratégie de conception d'aimants « en deux étapes » a été proposée sur la base de la stratégie « diviser pour régner, " qui est robuste, efficace et simple dans la logique. Avec cette stratégie, le processus de conception d'un grand nombre de blocs magnétiques est décomposé en conceptions indépendantes de chaque bloc magnétique, puis itère pour trouver la solution, ainsi, la forme spécifique de chaque bloc magnétique peut être régulièrement personnalisée et les aimants adaptés à la mise en œuvre technique peuvent être facilement conçus.
Fig. 3. La stratégie de conception d'aimants "en deux étapes" peut automatiquement concevoir des ports pour le chauffage au plasma et les diagnostics. Crédit :LU Zhiyuan
Cette stratégie donne presque la même conception d'aimant que la méthode de décomposition de Fourier, qui valide la praticabilité de cette stratégie et jette une base solide pour la conception ultérieure d'un aimant standardisé.
