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申请/专利权人：西南交通大学

摘要：本发明所提供的一种用于准环对称仿星器的第一壁及其设计方法，是针对准环对称仿星器设计的特殊三维曲面闭合屏蔽结构，第一壁位于真空室内，且第一壁靠近真空室的一侧与真空室的内壁连接，第一壁为闭合层面，第一壁结构能够与三维曲面结构的真空室和仿星器最外闭合磁面相匹配，将等离子体完全包裹在其内部，在聚变堆运行过程中，第一壁把高温等离子体与其他部件隔离，保护其免受来自等离子体的热流和电磁辐射等的损害，其设计和制造能够帮助建造完成世界上第一个准环对称磁约束仿星器装置，为国内三维等离子体物理以及相关学科的科学研究提供实验平台，对磁约束核聚变的发展和研究具有重要意义。

主权项：1.一种用于准环对称仿星器的第一壁，仿星器包括真空室和多个线圈，多个线圈间隔套设在真空室外周，多个线圈共同作用产生磁场位形，其特征在于：第一壁位于真空室内，且第一壁靠近真空室的一侧与真空室的内壁连接，第一壁为闭合层面，第一壁用于包裹等离子体，第一壁的形状及安装位置按如下步骤确定：步骤S100：确定第一壁内壁的形状；获取准环对称仿星器的柱状坐标系下最外闭合磁面坐标：Rθ，φ，s＝∑Rmnscosmθ-NpnφZθ，φ，s＝∑Zmnssinmθ-Npnφ其中，R表示柱坐标系内沿水平方向的径向坐标，Z表示柱坐标系内沿高度方向的纵向坐标，通过R和Z确定柱坐标系下的最外闭合磁面的坐标，Rmn表示磁面各模对应的R坐标的傅里叶分量，Zmn表示磁面各模对应的Z坐标傅里叶分量，θ表示极向角，φ表示环向角，s表示径向归一化磁通，m表示极向模数，n表示环向模数，Np表示环向周期数；将最外闭合磁面的坐标值进行可视化处理，得到最外闭合磁面的形状；根据最外闭合磁面的形状，确定第一壁内壁的形状，第一壁内壁的形状与最外闭合磁面的形状相适配；步骤200：通过寻找载流面，求得线圈最内部外围表面的坐标：通过最外闭合磁面确定内限制面和外限制面：内限制面：Rinθ，φ，s＝∑Rinmnscosmθ-NpnφZinθ，φ，s＝∑Zinmnssinmθ-Npnφ外限制面：Routθ，φ，s＝∑Routmnscosmθ-NpnφZoutθ，φ，s＝∑Zoutmnssinmθ-Npnφ通过在内、外限制面之间进行线性插值得到对应的载流面：Rccsθ，φ，s＝∑Rccsmnscosmθ-NpnφZccsθ，φ，s＝∑Zccsmnssinmθ-Npnφ步骤300：确定最外闭合磁面上的磁场的坐标： 等离子体边界上磁场的法向分量表示为B·n，其中B为等离子体边界上模块线圈产生的真空磁场，n为该表面的法向单位向量；使磁场在最外闭合磁面上的横向分量最小化，即：B·n＝min通过平均平方误差来定义磁场的局部相对误差：eq＝∫SB·n2ds＝min其中，Jsurface是表面电流密度，r是位移矢量，μ0是真空磁导率，ri为待求场点的指向向量，是电流线微元源点的指向向量，da是面元，n为载流面的外法线，Φθ，φ为电流势，S为最外闭合磁面，ds为最外闭合磁面面积微元；调节载流面各模对应的傅里叶分量，使其满足eq＝∫SB·n2ds＝min；步骤400：通过将载流面与最外闭合磁面间进行线性插值，得到第一壁外壁坐标，从而确定第一壁的形状和安装位置。

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