作者拉斐尔·罗森，普林斯顿等离子体物理实验室
PPPL物理学家罗伯特·朗斯福德(Robert Lunsford)，从左上方顺时针方向，展示了粉末装置的示意图、温德尔斯坦7-X聚变设施的计算机渲染图、该设施内的等离子体图像以及粉末进入等离子体的照片
信用:Kiran Sudarsanan 在德国格雷费尔德，科学家们尝试了一种注射粉末的新装置来清理世界上最大的恒星器的壁，这是一种扭曲的聚变装置，被称为温德尔斯坦7-X (W7-X)，科学家们高兴地发现，每次注射后，被装置内磁场限制的原子碎片会暂时变热
由美国科学家领导的研究人员
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能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)与德国马克斯·普朗克等离子体物理研究所(IPP)合作发现，碳化硼(砂纸中的一种成分)的脉冲注入提高了超热原子碎片或等离子体的密度和温度，从而提高了聚变性能
聚变是驱动太阳和恒星的动力，它以等离子体的形式将轻元素结合在一起，等离子体是由自由电子和原子核或离子组成的物质的热带电状态，构成了可见宇宙的99%
全世界的科学家都在寻求在地球上重现这些反应来发电，这些反应产生了大量的能量
硼涂层被广泛用于覆盖托卡马克的内部，这是一种在世界各地运行的环形聚变装置，还有它们的孪生兄弟——星状器
这种涂层可以防止金属和其他重元素从壁中浸出到等离子体中，从而降低聚变反应的效率
它还能捕获从主等离子体中逸出的氢，防止其返回等离子体并冷却反应
然而，随着时间的推移，这些涂层会逐渐磨损，如今用于重新涂覆它们的许多技术只有在高能聚变等离子体装置关闭时才能发挥作用
虽然这对于今天的实验来说不是问题，但关闭未来的设施不会那么容易，因为它们将不得不连续运行数周
PPPL物理学家罗伯特·朗斯福德是一篇报道《等离子体物理学》结果的论文的主要作者，他说:“在聚变反应进行的同时，找到修复墙壁涂层的方法是我们研究的一个重要部分。”
在世界各地的其他聚变研究设施中，PPPL的科学家们安装了一个三英尺高的杂质粉末滴管，能够将受控量的粉末直接分配到等离子体的顶部，就像摇动器中的盐一样
这种技术很难在可用的安装时间内安装到W7-X上，尽管它可能会在将来被集成到设备中
“取而代之的是，我们必须尽一切努力将其中一个粉末滴管缩小到一条面包的大小，这样它就可以安装在伸入等离子体内部的机械臂上，”兰斯福德说
“对于原型来说，它运行得非常好
" 令研究人员兴奋的是注射后温度上升
《等离子体物理学》的论文报道，注入的碳化硼似乎冷却了等离子体的边缘，并增加了密度梯度
Lunsford说:“这意味着当你从边缘移动到核心时，等离子体边缘变得更密集。”
这反过来又减少了湍流，即从等离子体中冲走热量的复杂漩涡
“由于湍流减少，等离子体保留了更多的热量，使聚变反应更加有效
该论文的合著者之一、PPPL物理学家诺维米尔·帕布兰特说:“这些结果非常令人兴奋。”
“让离子变热的方法只有几种，所以任何新工具都有很大帮助
现在，我们希望利用这种技术对等离子体的形状有更多的控制
" 研究人员计划进行更多的实验来证实这一发现
他们还将与W7-X科学家合作，这些科学家已经发现了其他方法来改变等离子体的形状，例如通过向等离子体核心高速发射氢粒子
物理学家说，这些轮廓成形工具是推进聚变研究的重要一步
这项研究的合作者包括来自德国马克斯·普朗克等离子体物理研究所和尤里克研究中心、匈牙利能源研究中心和西班牙聚变国家实验室的科学家
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