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?？茖W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，注入的粒子也會產(chǎn)生波，導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。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驗室(PPPL)的研究人員開發(fā)了新的數(shù)學工具，以預測何時會出現(xiàn)波并可能冷卻等離子體。重要的是，數(shù)學表達式預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)實驗升級版(NSTX-U)上。

PPPL的物理學家進行了詳細的計算機模擬，以模擬觀察到波浪的實驗。結(jié)果與NSTX-U的前身實驗數(shù)據(jù)一致。

Jeff Lestz說：“這些結(jié)果不僅解釋了過去實驗中對電波的觀察，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面影響，”一個研究生的在PPPL項目工作。

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