作者约翰·格林沃尔德，普林斯顿等离子体物理实验室 物理学家拉菲·纳齐克和·胡与图从他们身后研究
信用:艾丽·斯塔克曼/PPPL通信办公室 想象一架飞机起飞后只能爬升到一两个高度
这种限制将类似于科学家面临的困境，他们试图避免不稳定，这种不稳定限制了在环形托卡马克设施中获得清洁、安全和丰富聚变能的途径
美国大学的研究人员
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能源部的普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)和通用原子公司(佐治亚)现在已经发表了对托卡马克限制的突破性解释，以及如何克服它
环形或甜甜圈状的托卡马克容易产生强烈的热量和粒子爆发，称为边缘局域模
这些电解金属锰会损坏反应堆壁，必须加以控制以发展可靠的聚变能
幸运的是，科学家们已经学会了通过在等离子体表面施加螺旋波纹磁场来驯服这些榆树，等离子体为聚变反应提供燃料
然而，环境管理系统的驯服需要非常特殊的条件，这限制了托卡马克反应堆的操作灵活性
ELM抑制 现在，PPPL和佐治亚大学的研究人员已经开发出一种模型，这种模型第一次准确地再现了佐治亚大学为美国能源部运作的美国国防工业研究所D-D国家聚变设施中ELM抑制的条件
该模型预测了ELM抑制在托卡马克中比以前认为可能的更宽的操作条件范围内扩展的条件
这项工作对如何优化ITER的ELM压制的有效性提出了重要的预测，该大型国际聚变装置正在法国南部建造，以证明聚变能的可行性
聚变是驱动太阳和恒星的动力，它以等离子体的形式结合轻元素，产生大量能量。等离子体是由自由电子和原子核组成的带电物质的热状态，占可见宇宙的99%
托卡马克是科学家们最广泛使用的设备，他们试图将核聚变复制为一种可再生的、无碳的、几乎无限的发电能源
物理学家·胡和拉菲·纳齐克是《物理评论快报》上一篇描述该模型的论文的主要作者
他们指出，在正常情况下，波纹磁场只能抑制ELMs，因为非常精确的等离子体电流值会产生限制等离子体的磁场
这就产生了一个问题，因为托卡马克反应堆必须在大范围的等离子体电流下运行，以探索和优化产生聚变能所需的条件
改变磁波纹 作者展示了如何通过改变施加到等离子体上的螺旋磁波纹的结构，在更宽的等离子体电流范围内消除电致发光，同时提高聚变功率的产生
胡说，他相信这些发现可以为ITER提供广泛的操作灵活性，以证明聚变能的实用性
“这种模式对抑制ITER的榆树有重要意义，”他说
实际上，“我们所做的是准确预测何时我们可以在更大范围的等离子体电流上实现超低频抑制，”负责PPPL托卡马克研究的纳齐克安说
“通过试图理解我们在DIII-D上看到的一些奇怪的结果，我们找到了控制ELM抑制范围的关键物理，这可以通过使用这些螺旋波纹磁场来实现
然后，我们回去想出了一个方法，可以在国防情报局和ITER更经常地产生更宽的榆树抑制操作窗口
" 增强型托卡马克运行 这些发现打开了加强托卡马克运行的大门
“这项工作描述了一条通过改变波纹结构来扩大控制托卡马克边缘不稳定性的操作空间的途径，”遗传算法科学家、该论文的合著者卡洛斯·帕斯-索尔丹说
“我们期待着用我们升级后的磁场线圈来测试这些预测，这些线圈计划在几年后用于DIII-D
" 回到飞机的类比，“如果你只能在一两个不同的高度飞行，旅行将会非常有限，”论文的合著者、PPPL物理学家布莱恩·格里森说
“固定限制将使飞机能够在很宽的高度范围内飞行，以优化其飞行路径并完成其任务
“同样，本文件提出了一种方法，预计这种方法将扩大聚变反应堆的能力，使其在没有可能损坏设施和阻碍聚变能源托卡马克发展的环境管理物质的情况下运行
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