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仿星器采用外部线圈直接产生螺旋形磁场，等离子体运行稳定。仿星器是一种通过外部磁场线圈系统实现磁约束核聚变的实验装置。与传统的托卡马克装置通过环向场线圈和中心螺管线圈产生螺旋状磁场不同，仿星器不依赖等离子体内部的电流，而是由外部线圈直接产生螺旋状磁场，这种设计使得仿星器能够提供更稳定的磁场，有助于更有效地约束等离子体，减少等离子体的不稳定性。

仿星器线圈结构设计多样，从“8”字形线圈发展到模块化线圈

在环形磁场中，带电粒子沿磁力线运动会发生磁场曲率漂移和磁场梯度漂移，使得电子和离子在容器顶部和底部积累，最终导致带电粒子撞上容器壁而损失。仿星器通过改变环形线圈的空间布局或者添加额外的线圈，扭转磁力线，产生螺旋磁力线，从而避免粒子损失。自仿星器诞生以来，产生了多种线圈结构设计方式。

原始仿星器通过扭转磁力线和真空容器室约束等离子体，大尺寸装置建造难度大。仿星器的原始概念由斯必泽教授于1951 年提出，是一种“8”字形仿星器，通过将两个环形磁场断开、扭曲、对接，构成了“8”字形磁力线。在右侧弯管时，离子被推向上部，电子被推向下部；在左侧弯管时，电子被推向上部，离子被推向下部，最终粒子的偏离相互抵消，实现对等离子体的约束。但由于“8”字形仿星器的结构独特，导致大尺寸装置建造困难。

标准仿星器采用螺旋线圈和环形线圈组合产生螺旋形磁场，建造成本高。标准仿星器的结构是在简单环形线圈的基础上增加若干组螺旋线圈。通过环向磁场线圈和螺旋磁场线圈的组合，从而扭转磁场让磁力线连接环形容器的顶部和底部，形成螺旋形磁场，同样能够消除顶部和底部的电荷积累，避免漂移损失。W7-A 采用环向磁场线圈和螺旋磁场线圈组合的设计，在结构上不存在明显的制造困难，但由于环向磁场线圈和螺旋线圈是互相嵌套的，至少一个线圈需要现场绕制，很难大规模生产，导致质量控制难、成本高。

先进仿星器采用模块化线圈直接产生螺旋形磁场，提高生产效率/降低成本。将仿星器线圈展开至平面可以发现，环向磁场线圈和螺旋磁场线圈构成是具有一定周期性的重复结构。因此通过构造模块化线圈，并按照一定的规则排列，可以产生等效的电流分布和螺旋形磁场。通过模块化线圈直接产生螺旋形磁力线，可以避免环向磁场线圈和螺旋磁场线圈的嵌套，从而符合工业化规模化生产的要求，提高效率、降低成本。并且模块化线圈能够带来宽裕的优化空间，便于分析热核聚变等离子体在复杂三维磁场中的运动，探索最佳的磁场形态。

国外仿星器研究处于领先地位，中国实现0 到1 突破

德国仿星器取得等离子体持续时间的里程碑成就， 日本实现无中子核聚变。德国Wendelstein 7-X 是世界上最大的仿星器，于2015 年12 月开始运行。2023 年2 月15 日，W7-X 在实验中成功实现1.3GJ 的能量周转，高温等离子体持续时间长达8 分钟。W7-X 下一阶段目标实现长达30 分钟的连续放电。大型螺旋装置（LHD）由日本国家聚变科学研究所（NIFS）管理运营，是继W7-X 之后的世界第二大超导仿星器。2023 年首次在LHD 中实现了氢-硼聚变实验，反应产物仅3 个α粒子，证明了无中子核聚变的可行性，使制造更清洁的聚变堆成为可能。螺旋对称实验（HSX）是美国开发的一种具有准螺旋对称磁场结构的仿星器，磁场结构的高场和低场区域以螺旋状环绕设备，能够提供更高的约束性能。

中国准环对称仿星器（CFQS）启动建设，将填补仿星器研究领域空白。2023 年5 月6 日，西南交通大学与日本国家核融合科学研究所共同设计和建造的准环对称仿星器在四川启动建设。该装置中心磁场强度1T、大半径1m、平均小半径0.25m，磁场呈准环对称性，是当今受控核聚变仿星器领域磁场位形最先进的装置，建成后将填补中国仿星器相关研究领域空白，实现0 到1 的突破。

仿星器理论约束能力更强，设计复杂性是发展限制因素

仿星器具有出色的理论约束能力，但计算机模拟和制造能力要求高且存在局部磁镜导致粒子损失。由于仿星器直接利用外部线圈产生环形螺旋磁场，不需要产生等离子体电流，这使得装置不会受到等离子体电流导致的不稳定性影响，可以避免等离子体电流引起的破裂风险，容易实现稳态运行。但仿星器由于其三维不对称性，建造起来更复杂，其磁体的设计和加工要求达到非常高的精准度，否则可能影响整体性能。由于上世纪的计算机模拟水平和工艺制造水平低，仿星器建设周期长，发展缓慢。此外，模块化仿星器的线圈数目非常多且极不规则，会形成大量局部磁镜，这将导致一些粒子被“捕获”在局部磁镜中，无法完整地完成环向运动，导致带电粒子损失。