如果我們能像太陽一樣製造無窮無盡的能量，那該有多酷？世界各地的科學家正在為這個夢想努力，他們正在研發一種叫做「核融合反應堆」的神奇機器。最近，一群來自美國和西班牙的科學家聯手，要打造一個前所未有的核融合裝置，它的名字叫SMART——聽起來就很聰明，對吧？
SMART長得有點像一個被壓扁的甜甜圈，科學家們管這種形狀叫「球形托卡馬克」。但是SMART還有一個特別之處：它的內部形狀像一個反過來的字母D。這個奇特的設計讓SMART變得更厲害，可以更好地控制裡面的超級熱的氣體——等離子體。
這個名為SMART（SMall Aspect Ratio Tokamak）的小型環面設備，結合了球形托卡馬克和負三角度兩項成熟技術,是全球首創。PPPL為該項目提供了電腦模擬程式以及磁學和感測系統方面的專業知識。
SMART的獨特之處在於其等離子體形狀。傳統托卡馬克中，等離子體橫截面通常呈D型，直邊朝向中心。而SMART採用負三角度設計，彎曲部分朝向中心。這種設計有望提高性能，抑制不穩定性，減少對裝置壁的損害。
採用負三角度設計抑制不穩定性
此外，SMART的球形設計有助於更好地約束等離子體。這也是為什麼PPPL的主要實驗裝置NSTX-U採用較圓的形狀，而非「甜甜圈狀」。
PPPL在多個領域提供了關鍵幫助。研究人員利用TRANSP模擬軟體確定了中性束加熱系統的配置。另有團隊設計了多種診斷設備，包括湯姆森散射診斷儀、軟X射線診斷儀和光譜儀等，用於測量等離子體的溫度、密度和雜質。
塞維利亞大學的研究人員已進行了初步測試，在托卡馬克中產生了氬氣的粉紅色輝光。這有助於為未來更高密度、高壓力的等離子體做準備。預計2024年秋季，SMART將產生首個真正的托卡馬克等離子體。
這個獨特的核融合裝置彙集了全球頂尖科研機構的智慧，展現了國際合作在解決能源難題中的重要性。SMART的成功將為未來緊湊型核融合反應堆的設計提供寶貴經驗，推動清潔能源技術的發展。
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首圖來源： University of Seville CC BY-SA 4.0.
圖片來源：塞維利亞大學 cc By4.0
參考論文：
NBI optimization on SMART and implications for scenario development
