具有电阻线圈外部增殖的微型超高场商业仿星器反应堆的初步评估

本文研究了具有电阻线圈外部增殖（$transposed$ 仿星器）的小等离子体体积超高场脉冲商业仿星器反应堆的工作参数与挑战。它们可能允许在微小且简单的装置中生产商业热能和电力，并有助于增进对燃烧等离子体的认识。该概念基于先前为高场实验性聚变反应堆 i-ASTER（J. Fus. Energy 37 2018）开展的工作（V. Queral 等）以及最近的分布式偏滤器概念（全环面上的非共振偏滤器；J. Fus. Energy 44 2025）。本提案受到典型商业仿星器反应堆最小尺寸限制（~ 超导线圈的内部增殖/屏蔽空间）的驱动。根据例如 ARIES-CS、ASTER-CP-（IEEE Trans. Plasma Sci. 52 2024）和 Stellaris 反应堆推导，该限制约为 400 $\text{m}^3$ 等离子体体积。这一事实连同系统的精度与复杂性，阻碍了仿星器反应堆快速开发的快速迭代。该概念基于小等离子体体积（2-4 $\text{m}^3$）和超高磁场（~ 10-20 T）的脉冲高比压大纵横比仿星器，由外部整体式线圈支撑和高中子透明度的内部电阻线圈（类似于 i-ASTER 和 UST_3 仿星器）、热绝导线、从电离粒子中提取热功率的低循环分布式偏滤器（脉冲长度 ~ 5 $\tau$E）、1-5% 的低脉冲占空比以及反应堆核心周围及外部的液态增殖材料组成。研究了不同工况和运行点。评估了主要因素，例如分布式偏滤器上的热功率、辐射寿命以及净发电的前景。评估了影响该概念潜在可行性的相关挑战。