美国物理学会
破坏性磁扰动产生了复杂的三维磁场线结构，这些磁场线在托卡马克内部随机漂移
红线显示了示例场线的三维轨迹，并且每条场线可以具有明显不同的轨迹
横截面的颜色代表穿过每个区域的场线轨迹的长度，从短(黑色)到长(黄色)长度
信用:刘敏谷 美国大学的研究人员
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美国能源部下属的普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)和洛斯阿拉莫斯国家实验室发现了一个被称为热猝灭的重大挑战背后的关键过程，热等离子体中的快速热损失可能发生在环形托卡马克聚变装置中
这种猝灭是等离子体中的电子热突然下降，从而引发聚变反应，这种下降会在托卡马克内部造成破坏性的破坏
了解这些猝灭现象背后的物理原理，可能会导致减轻或防止这些现象的方法，这些猝灭现象是由限制托卡马克中等离子体的磁场中的强扰动引起的
研究人员现在已经将热猝灭的综合机制追溯到湍流粒子传输
利用实验室的回旋动力学托卡马克模拟(GTS)代码，物理学家探索了由自由电子和原子核或离子组成的热等离子体如何在猝灭开始时产生电场和湍流粒子输运
GTS程序最初是在PPPL开发的，用来模拟托卡马克中磁场限制的热核心等离子体中的湍流和输运物理
最近，GTS码被扩展到研究更复杂的等离子体和磁场，例如破坏性的磁扰动，它打破了磁场笼，产生了混乱的三维磁场线(图1)
新的数值算法的引入和图形处理单元的加速使得这种强大的新能力成为可能
这一升级使得能够以较低的计算成本对热猝灭过程中的等离子体传输进行一致的模拟，从而对破坏物理产生了重要的新见解
GTS码将等离子体传输机制追溯到三维混沌磁场中自生电场的演化，其复杂性使得猝灭机制难以理解
改进后的代码揭开了争议，并揭示了机制背后的物理原理
自生场混合了等离子体，导致高能电子从核心逃逸并飞向墙壁
这种增强的热传输产生了电子温度的快速和连续下降，导致热猝灭
从模拟结果和与实验观察的比较中，研究者发现这种新的机制可能是突然猝灭的主要原因
研究人员提出了一个等离子体输运的分析模型，为理解三维磁场线的复杂拓扑结构提供了新的物理见解
这些突破性的发现可能会带来对抗破坏性破坏的新举措
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