普林斯顿等离子体物理实验室制作
PPPL物理学家费德里科·内斯波利在日本的大型螺旋装置
学分:日本国立融合科学研究所/ Kiran Sudarsanan
科学家们发现，添加一种普通的家用清洁剂——硼砂等清洁剂中含有的矿物硼——可以极大地提高一些聚变能装置的能力，从而像太阳和恒星一样，抑制在地球上产生聚变反应所需的热量
美国物理学家
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美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)与日本研究人员合作，对日本的大型螺旋装置(LHD)进行了观测，这是一个扭曲的磁装置，日本人称之为“太阳加速器”
“研究结果首次证明了一种将热量限制在类似于太阳辐射管的被称为星状器的设施中的新方法
这一发现将推动扭曲的设计成为未来聚变发电厂的蓝图
更高的限制 研究人员通过向为聚变反应提供燃料的左手等离子体中注入微小的硼粉末颗粒，产生了更高的约束机制
通过安装在PPPL的滴管的注射急剧减少了湍流漩涡和漩涡，并提高了产生反应的受限热量
“我们可以非常清楚地看到这种效应，”PPPL物理学家费德里科·内斯波利说，他是《自然物理》杂志上一篇详细描述这一过程的论文的主要作者
“我们向等离子体中注入的能量越多，热量和限制的增加就越大，这在真实的反应堆条件下是理想的
" PPPL的主要研究物理学家大卫·盖茨是负责这项工作的高级项目部的负责人，他说:“费德里科在这篇关于我们与团队在大型螺旋装置上的合作的重要论文中写下了这些出色的结果，我对此感到非常兴奋
当我们在2018年启动这个项目LHD杂质粉末滴管——时，我们曾希望可能会对能量限制产生影响
在大部分等离子体半径范围内，湍流抑制的观测结果甚至比我们预期的还要好
我非常感谢我们的日本同事给我们机会让我们的团队参与这些实验
" 这些发现也让日本研究人员感到高兴
“我们对获得这些结果感到非常高兴和兴奋，”LHD项目执行主任、MEXT负责核能的部门核聚变研究科学顾问Masaki Osakabe说
“我们也很荣幸能与PPPL合作，”奥萨卡贝说
“这项合作揭示的发现将为控制聚变反应堆中的高性能等离子体提供一个很好的工具
" 有前途的概念 星状器最早是在20世纪50年代由PPPL创始人莱曼·斯必泽建造的，这是一个很有前途的概念，长期以来一直被称为托卡马克的对称磁设备作为产生聚变能的主要设备
相对较差的热限制历史在抑制星形器方面发挥了作用，星形器可以在稳定状态下运行，而托卡马克面临的等离子体破裂风险很小
聚变以等离子体的形式结合了轻元素，释放出大量的能量。等离子体是由自由电子和原子核或离子组成的物质的带电状态，构成了可见宇宙的99%
托卡马克和星状器是科学家们的主要磁性设计，他们寻求获得安全、清洁和几乎无限的聚变能，为人类产生聚变能
据该论文称，尽管硼长期以来一直被用于调节托卡马克中的壁面和改善限制，但科学家们此前从未见过“像本文报道的那样广泛的湍流减少和温度升高”
此外，观测中没有出现被称为边缘局域模(ELMs)的破坏性热量和粒子爆发，这种爆发可能发生在托卡马克和星状器的高约束聚变实验中
该论文称，LHD等离子体显著的加热和限制改善可能是由于所谓的离子温度梯度(ITG)不稳定性的降低，这种不稳定性会产生湍流，导致等离子体从限制中泄漏
湍流的减少与一种叫做“新古典传输”的热损失形成对比，新古典传输是粒子从恒星形成器中逃逸的另一个主要原因
新一轮 新一轮的大型强子对撞机实验正在进行中，该实验将测试在质量注入率、等离子体密度和加热功率范围增加的情况下，加热和限制的改善是否会继续
内斯波利和他的同事们也想看看碳粉是否能像硼一样有效
他说:“硼在墙壁上形成涂层，有利于封闭，而碳不会这样做。”
“我们想看看是否所有的粉末都是好的，或者是硼让情况变得更好
" 其他目标包括评估硼在稳态铲运机操作期间改善等离子体性能的能力，这种操作能够进行长达一小时的超长等离子体放电
这样的实验可能会产生新的证据，证明星际飞行器设计的价值
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