马克斯·普朗克学会 由磁线圈产生的磁笼(灰色)形成并包围等离子体
等离子体密度的湍流变化可以在等离子体截面中看到
信用:IPP，甲
巴农·纳瓦罗 位于德国加青的马克斯·普朗克等离子体物理研究所(IPP)开发的称为回旋动力学电磁数值实验(GENE)的湍流模型已被证明对托卡马克型聚变装置等离子体湍流的理论描述非常有用
扩展到更复杂的星形装置的几何形状，用GENE进行的计算机模拟现在指出了一种减少星形等离子体中等离子体湍流的新方法
这将大大提高未来聚变发电厂的效率
对于IPP的聚变研究人员来说，他们希望开发一个基于太阳模型的发电厂，其燃料——氢等离子体——中形成的湍流是一个中心研究课题
小涡流将粒子和热量带出热等离子体中心，因此降低了磁约束等离子体的绝热性
因为未来聚变发电厂的规模和电价取决于此，所以最重要的目标之一是理解、预测和影响这种“湍流输运”
" 由于等离子体湍流的精确计算描述需要求解高度复杂的方程组和执行大量的计算步骤，代码开发过程旨在实现合理的简化
在IPP开发的基因代码是基于一套简化的所谓回旋动力学方程
他们忽略了等离子体中所有在湍流输运中不起主要作用的现象
尽管计算工作量可以通过这种方式减少许多数量级，但一直需要世界上最快、最强大的超级计算机来进一步开发代码
与此同时，吉恩能够很好地描述等离子体内部小的低频等离子体涡流的形成和传播，并再现和解释实验结果——但最初只是针对简单构造的，因为托卡马克类型的轴对称聚变系统
例如，GENE的计算表明，快离子可以大大减少托卡马克等离子体中的湍流输运
在加青的ASDEX升级托卡马克上的实验证实了这一结果
所需的快速离子通过使用离子回旋频率的无线电波的等离子体加热来提供
视频显示了文德尔斯坦7-X恒星形成器等离子体环横截面上等离子体密度的湍流变化
信用:IPP，甲
巴农·纳瓦罗 一个用于星状器的托卡马克代码 在星状器中，迄今为止还没有实验观察到快速离子对湍流的抑制
然而，基因的最新计算现在表明，这种效应也应该存在于恒星等离子体中:在位于格雷费尔德IPP的温德尔斯坦7-X恒星中，理论上它可以将湍流减少一半以上
正如IPP科学家亚历山德罗·迪·锡耶纳、亚历杭德罗·巴尼翁·纳瓦罗和弗兰克·延科在《物理评论快报》杂志上指出的那样，最佳离子温度强烈依赖于磁场的形状
IPP大学加青分校托卡马克理论系主任弗兰克·延科教授说:“如果这个计算结果在未来的实验中得到证实，这将为有趣的高性能等离子体开辟一条道路
" 为了在更复杂的星形等离子体中使用GENE进行湍流计算，需要对代码进行重大调整
如果没有托卡马克的轴对称性，人们就不得不去处理更复杂的星状器的几何形状
对格雷费尔德IPP大学的恒星理论系主任佩尔·赫兰德教授来说，用基因进行的恒星模拟是“非常令人兴奋的物理学”
“他希望这个结果能在格雷费尔德的温德尔斯坦7-X星上得到验证
“温德尔斯坦7-X中的等离子体值是否适合此类实验，可以在未来的实验期内进行研究，届时，除了当前的微波和粒子加热之外，无线电波加热系统将投入运行，”罗伯特·沃尔夫教授说，他的部门负责等离子体加热
基因变成基因三维 根据弗兰克·延科的说法，这是另一个“巨大的进步”，使基因不仅近似，而且完全适合复杂的三维星形
经过近五年的开发工作，莫里斯·莫勒和他的合著者在《计算物理杂志》上发表了代码GENE-3-D，弗兰克·延科说，它“也为星形结构提供了快速而又现实的湍流计算”
与其他的星形湍流代码不同，基因-3-D描述了系统的全部动力学，即
e
离子和电子在等离子体整个内部体积上的湍流运动，包括由此产生的磁场波动
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