作者拉斐尔·罗森，普林斯顿等离子体物理实验室 PPPL物理学家迈克尔·科尔
信用:艾丽·斯塔克曼/ PPPL通信办公室 科学家们试图将为太阳和恒星提供能量的聚变过程带到地球上的一种方法是将带电的热等离子体气体捕获在一个形状像早餐油条的扭曲磁线圈装置中
但是这种被称为“星形器”的装置必须经过精确设计，以防止热量从等离子体核心逸出，从而引发聚变反应
现在，美国大学的研究人员
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美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)已经证明，先进的计算机代码可以帮助设计更有效地限制基本热量的星状器
这种被称为XGC-S的代码为恒星形成器的研究打开了新的大门
“我们研究的主要结果是，我们可以使用该代码来模拟星状器中早期或线性和湍流等离子体的行为，”PPPL物理学家迈克尔·科尔说，他是《等离子体物理学》论文的主要作者
“这意味着我们可以开始确定哪种星状体最能容纳热量并最有效地维持聚变条件
" 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物质的热带电状态——并在太阳和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
PPPL科学家模拟了聚变机器中等离子体的行为，聚变机器看起来像一个油炸圈饼，但有挤压和变形，使设备更有效，这种形状被称为准轴对称
研究人员使用了最新版本的XGC，这是在PPPL开发的最先进的代码，用于模拟称为托卡马克的环形聚变设施中的湍流，托卡马克具有更简单的几何形状
科尔和他的同事们所做的修改使得新的XGC-硫码也能在几何上更复杂的星状器中模拟等离子体
模拟表明，一种局限于小区域的扰动会变得复杂，并扩展到填充等离子体中更大的空间
结果表明，XGC-S能够比以前更精确地模拟这种类型的星形等离子体
“我认为这是星形飞行器湍流研究中一个非常重要的发展的开始，”PPPL大学高级项目部主任大卫·盖茨说
“这为获得新的结果打开了一扇大窗户
" 研究结果表明，成功地修改了XGC代码，以模拟星状器中的湍流
该代码可以计算从等离子体核心到边缘的星状体中的湍流，提供了等离子体行为的更完整的图像
科尔说:“湍流是导致聚变等离子体热量泄漏的主要机制之一。”
“因为星状器可以制造成比托卡马克更多种多样的形状，我们也许能找到比托卡马克更好地控制湍流的形状
通过建立大量的大实验来搜索它们太昂贵了，所以我们需要大的模拟来虚拟地搜索它们
" 研究人员计划进一步修改XGC-S，以便更清楚地了解湍流是如何导致热量泄漏的
画面越完整，科学家们就越接近于在虚拟世界中模拟恒星实验
科尔说:“一旦你有了一个精确的代码和一台强大的计算机，改变你正在模拟的星状器的设计就很容易了。”
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