采取新的切線控制聚變等離子體中的討厭波

聚變以等離子體的形式結(jié)合了輕元素-“由自由電子和原子核組成的熱的帶電狀態(tài)-”產(chǎn)生大量的能量。科學(xué)家?guī)椭訜岬入x子體的方法之一是將高能粒子束注入托卡馬克，為等離子體粒子提供足夠的能量，以克服相互排斥并融合在一起。但是，注入的粒子也會(huì)產(chǎn)生波，導(dǎo)致等離子體能量從限制其的磁場中泄漏出來，從而冷卻等離子體并有助于終止聚變反應(yīng)。因此，抑制這些波對聚變能的發(fā)展是有益的。

普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室(PPPL)的研究人員開發(fā)了新的數(shù)學(xué)工具，以預(yù)測何時(shí)會(huì)出現(xiàn)波并可能冷卻等離子體。重要的是，數(shù)學(xué)表達(dá)式預(yù)測以與原始光束不同的角度注入的第二光束將抑制電波的不良影響，從而提供了維持等離子體限制的新方法。這樣的第二根光束(圖1)已安裝在PPPL的國家球形圓環(huán)實(shí)驗(yàn)升級版(NSTX-U)上。

PPPL的物理學(xué)家進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算機(jī)模擬，以模擬觀察到波浪的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果與NSTX-U的前身實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致。

Jeff Lestz說：“這些結(jié)果不僅解釋了過去實(shí)驗(yàn)中對電波的觀察，而且還表明了如何通過在NST??X-U上使用兩種光束的不同混合物來避免電波的負(fù)面影響，”一個(gè)研究生的在PPPL項(xiàng)目工作。

PPPL科學(xué)家現(xiàn)在計(jì)劃將他們的預(yù)測結(jié)果與在托卡馬克上進(jìn)行的其他融合實(shí)驗(yàn)(例如DIII-D國家融合設(shè)施)進(jìn)行比較，在該裝置上以不同的方向和注射角度安裝光束。沒有這種詳細(xì)的了解，科學(xué)家就無法可靠地預(yù)測如何有效加熱等離子體，從而影響聚變設(shè)施的設(shè)計(jì)，并有可能限制托卡馬克聚變設(shè)備的聚變性能。