托卡马克能源公司ST40装置新型回旋管完成现场验收测试

托卡马克能源公司 (Tokamak Energy) 7月29日披露，计划用于其高场球形托卡马克装置ST40的新型回旋管已完成现场验收测试。该设备将作为射频加热系统的核心部件，在安装至ST40前完成了关键性能验证。

此次测试中，回旋管在104吉赫和137吉赫两个频率下均实现了稳定的1兆瓦功率运行，脉冲长度最长达到2秒。测试内容包括重复性、调制能力、功率控制和模式纯度等，结果表明该设备能够满足相关聚变实验对持续性能输出的要求。

该回旋管由京都聚变工程公司 (Kyoto Fusioneering) 为托卡马克能源公司建造，研发制造周期为18个月。设备投入运行后，将产生高功率电磁波，用于加热和控制氢等离子体，并承担等离子体电流启动与驱动等功能。相关等离子体温度将达到太阳中心温度的数倍以上。

托卡马克能源公司表示，项目下一阶段将转向发射器、镜面偏振器、传输线和控制系统的准备工作，随后在ST40装置上开展安装和调试。回旋管接入后，将为ST40提供额外加热和电流驱动能力，支持更高等离子体性能实验，并用于探索等离子体加热、电流驱动、启动和加速等运行方案。

回旋管的工作机理是使电子束在强磁场中运动并被加速，从而发射微波辐射。这些微波经波导传输至由氢同位素构成的等离子体中，其频率被调谐至与等离子体电子回旋共振频率相匹配。在ST40装置中，对应频率为104吉赫或137吉赫。微波与等离子体相互作用后，将能量传递给电子，实现等离子体加热和驱动。

采用电子回旋共振加热技术的回旋管，有助于缓解球形托卡马克装置面临的中心螺线管空间受限问题。中心螺线管通常用于产生等离子体电流，回旋管参与电流启动和驱动后，可为缩小中心螺线管尺寸提供技术条件。与中性束加热相比，回旋管还可布置在距离装置本体更远的位置，而中性束加热系统通常需要靠近装置安装。

在ST40上，托卡马克能源公司计划将现有中性束加热系统与回旋管加热系统结合使用，以进一步研究回旋管运行特性、控制系统需求，以及两种加热方式之间的优化配比。

该项目是托卡马克能源公司与英国聚变能源公司 (UKFE) 合作的一部分，相关经验将服务于英国球形托卡马克能源生产计划 (STEP) 的技术能力积累。同时，该回旋管也将参与托卡马克能源公司的ST40升级计划LEAPS。该计划聚焦锂系统相关研究，并获得美国能源部和英国能源安全与净零排放部支持。