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新的发现可能有助于科学家驯服江崎惠子聚变反应堆中破坏性的热爆发

物理学 2022-03-15 23:59:09

作者约翰·格林沃尔德,普林斯顿等离子体物理实验室 物理学家艾哈迈德·迪亚洛(左)和朱利安·多明斯基展示了DIII-D托卡马克的拼贴画

信用:艾丽·斯塔克曼/PPPL通信办公室

想象一下强风吹向一棵树,直到它被吹倒

这种行为将模拟一种过程,这种过程导致称为边缘局域模(ELMs)的破坏性热爆发在称为托卡马克的聚变设施中爆发,科学家利用托卡马克在地球上开发为太阳和恒星提供能量的聚变能量

这种热爆发通常发生在为聚变反应提供燃料的热等离子体气体边缘的压力达到峰值时,导致热量向托卡马克的壁上喷发,就像一棵树最终在不断增长的风中倒下一样

然而,美国大学的研究人员

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能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)最近发现,热爆发有时会发生在从爆发中恢复的过程中——这为引发爆发的原因提供了新的见解

这些发现是基于从美国能源部在加州圣地亚哥操作的DIII-D国家聚变设施的过去实验中收集的数据,可能有助于驯服潜在的破坏性过程

波浪网络 PPPL物理学家朱利安·多明斯基是一篇论文的主要作者,该论文描述了等离子体物理和受控聚变的结果。他说:“把这些点拼凑在一起,我们发现相互作用的波网络突然在ELMs恢复过程中起了作用。”

“这些波聚集在一起,突然交换能量,”多明斯基说,“导致等离子体边缘的‘基座’崩溃,释放出阵阵热量。”

" 多明斯基说,这个由三重波组成的网络是触发的关键

“有时网络可以被激发而不会导致突然崩溃,”他说

“这使我们能够研究支配这张新照片的物理学

" 这些发现源于对聚变反应的再现,聚变反应将轻元素以等离子体的形式结合在一起,在太阳和恒星中产生大量能量,等离子体是由自由电子和原子核组成的物质状态,构成了可见宇宙的99%

托卡马克是世界各地科学家在实验中用来捕获和控制聚变能的最受欢迎的设备,希望创造出一种几乎取之不尽、用之不竭的安全清洁能源来发电

新兴图片 该论文的合著者、PPPL物理学家艾哈迈德·迪亚洛说:“新的发现是榆树的触发机制的一幅新画面。”

“发现这个网络开启了环境管理系统研究的新篇章

" 物理学家发现,与这些网络一致的是等离子体边缘的扰动,这种扰动是由一种名为中性束注入器(NBI)的装置引起的,该装置用于加热和给等离子体提供燃料

科学家们注意到,NBI扰动之间的毫秒间隔对应于网络出现的间隔

作者说:“建立这种联系是令人兴奋的,它让我们深入了解了引发ELMs的新方法。”

研究人员下一步的目标是进行实验,研究诱发电位的触发因素是如何变化的,并测试使用NBI光束来控制突发

这项研究的支持来自美国能源部科学办公室

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