普林斯顿等离子体物理实验室 PPPL物理学家罗斯科·怀特和他的同事们进一步了解了一种屏障，这种屏障可以阻止被称为托卡马克的环形聚变装置高效运行，因为它会导致重要的热量从这些装置中流失
信用:艾丽·斯塔克曼/ PPPL通信办公室 美国科学家
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美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)进一步了解了一种屏障，这种屏障可以阻止被称为托卡马克的环形聚变设施高效运行，因为它会导致重要的热量从这些设施中流失
在PPPL物理学家罗斯科·怀特的领导下，研究小组使用计算机模拟了一种等离子体运动，这种运动可以将高能粒子从核心撞击到边缘，这种现象可能发生在ITER。法国正在建造多国托卡马克，以证明聚变作为能源的可行性
PPPL物理学家维尼西乌斯·杜阿尔特说:“任何聚变装置要想工作，你都需要确保其中的高能粒子被很好地限制在等离子体核心内。”他是在《等离子体物理》杂志上报道这一结果的研究小组成员
“如果这些粒子漂移到等离子体的边缘，你就无法维持稳态燃烧的等离子体，而这种等离子体是聚变发电成为现实所必需的
" 杜阿尔特指的是一种被称为“啁啾”的现象，当与高能粒子相互作用的等离子体波的频率突然改变时，最终导致能量从等离子体核心逸出并产生快速变化的音调
新的发现阐明了啁啾在托卡马克中是如何形成的，可以帮助研究人员找出如何阻止啁啾并保持重要的热量
防止突然的频率变化也可以保护托卡马克壁免受突然释放的集中和破坏性的能量爆发
聚变以等离子体的形式结合了轻元素——由自由电子和原子核组成的带电热态物质——并在恒星中产生大量能量
科学家们的目标是在地球上的设备中复制聚变，以获得几乎取之不尽的安全和清洁的电力供应来发电
研究人员使用计算机模拟显示了等离子体粒子聚集体运动的非常详细的视图，以揭示导致啁啾的一些机制，这给科学家们带来了希望，他们可以找到改善其影响的方法
科学家使用PPPL编码轨道来计算等离子体粒子在三维空间中的位置和速度如何随时间变化
模拟显示，当核心中快速移动的粒子与等离子体中起伏的波相互作用，自发形成迁移到等离子体边缘的团块时，啁啾就开始了
这些发现证实了基于简化的托卡马克结构的早期结果；它们还揭示了前所未见的更丰富、更复杂的动态
这种与等离子体粒子的相互作用导致所谓的等离子体阿尔芬波的频率同时上升和下降，将团块弹射向等离子体边缘，有时进入壁中
杜阿尔特说:“这项研究开发的工具使人们得以一窥托卡马克中啁啾的复杂、自组织动力学。”
科学家们必须创造新的虚拟工具来观察模拟波的运动，并给出所需的细节
怀特说:“最困难的事情是发明能够清晰显示发生了什么的诊断方法。”
“从某种意义上说，这就像建造一台显微镜，让你观察你需要观察的东西
" 新的发现延续了PPPL理论部成员长期致力于理解啁啾的努力，特别是在PPPL国家球形托卡马克实验升级(NSTX大学)中
“如果你理解它，”怀特说，“你可以找到不用它来操作聚变设施的方法
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