新的保证 热通量将在ITER中得到控制

ITER面临的一个主要问题是法国正在建造的国际托卡马克，它将成为第一个产生净能量的磁力聚变装置，关键的偏滤器板是否可以承受高热通量或负载，这会打击他们。从现有的托卡马克推断出的惊人预测表明，热量通量可能如此狭窄和集中，以至于损坏七层，23,000吨托卡马克的钨偏滤器板，并且需要频繁和昂贵的维修。这种通量可以与航天器重新进入地球大气层所承受的热负荷相当。

由美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的物理学家CS Chang领导的国际团队的新发现描绘了一幅更为积极的画面。合作的结果已经用了两年时间来模拟热通量，表明宽度可以很好地在偏滤器板的容量范围内。

ITER的好消息

“对于ITER来说，这可能是一个非常好的消息，”Chang在8月发表在“ 核聚变 ”杂志上的调查结果中说。“这表明ITER可以按照计划生产10倍以上的功率，而不会过早损坏偏滤器板。”

在ITER，发言人Laban Coblentz说，这些模拟非常令人感兴趣并且与ITER项目高度相关。他表示ITER希望看到实验性基准测试，例如联合欧洲的Culham融合能源中心的联合欧洲圆环(JET)，以加强对模拟结果的信心。

Chang的团队使用PPPL开发的高度复杂的XGC1等离子湍流计算机模拟代码来创建新的估算。当在托卡马克中以标准化方式测量时，模拟预测ITER中的热通量宽度为6毫米，远远大于通过使用实验数据预测的小于1毫米宽度。

全球主要设施的研究人员从实验数据中得出窄幅投影。在美国，这些托卡马克在PPPL升级之前是国家球形圆环实验; 麻省理工学院的Alcator C-Mod工厂于2016年底停止运营; 以及通用原子公司为圣地亚哥能源部运营的DIII-D国家融合设施。

条件差异很大

Chang说，实验预测和模拟预测之间的差异源于ITER内的条件与现有托卡马克中的条件差别太大，因为经验预测是有效的。主要区别包括当今机器中等离子体颗粒的行为与ITER中颗粒的预期行为相比。例如，虽然离子对美国三台机器的热宽度有很大贡献，但湍流电子将在ITER中发挥更大的作用，使得外推不可靠。

Chang的团队使用基本物理原理而不是基于现有机器数据的经验预测来推导模拟的更广泛的预测。该团队首先测试了代码是否可以预测美国托卡马克实验中产生的热通量宽度，并发现预测是有效的。

然后，研究人员使用该代码在ITER边缘等离子体的估计模型中投射热通量的宽度。模拟预测了当前ITER设计中可持续的更大热通量宽度。

超级计算机启用了模拟

超级计算机使这种模拟成为可能。验证现有托卡马克上的代码并产生调查结果，分别在美国能源部橡树岭领导计算机构和国家能源研究科学计算中心的Titan和Cori(两台最强大的美国超级计算机)上花费了大约3亿个核心小时。核心小时是一个处理器或核心，运行一小时。