普林斯顿大学拉斐尔·罗森 PPPL物理学家德文·巴塔格利亚用图表展示了增强型基座H型聚变等离子体
信用:Elle Starkman 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)对一种利用磁场改善超高温聚变等离子体约束的有前途的方法有了更好的理解
改进的等离子体约束可以使一个名为球形托卡马克的聚变反应堆建造得更小，成本更低，使世界更接近于在地球上复制为太阳和恒星提供能量的聚变能量
这种改进的约束是通过所谓的增强基座氢模式实现的，这是一种高性能或氢模式的等离子体状态，在世界各地的托卡马克中已经观察了几十年
当聚变等离子体进入氢模式时，它需要更少的热量来达到聚变反应所需的超高温
新的理解揭示了电生理氢模式的一些潜在机制，这是研究人员十多年前发现的一种情况
由PPPL物理学家领导的科学家们现在已经发现，通过降低等离子体边缘的密度，超高能模式改进了球形托卡马克中的高能模式
当等离子体边缘的小的不稳定性喷射出相对冷的、低能量的粒子时，密度降低出现在电生理氢模式中
碰撞到的冷粒子越少，等离子体中较热的粒子就越不容易泄漏出去
PPPL物理学家德文·巴塔格利亚是《等离子体物理学》中一篇论文的主要作者，他说:“随着更高能量的粒子大量留在等离子体中，它们增加了等离子体中的压力，加剧了不稳定性，从而抛出更冷的粒子，进一步降低了边缘密度。”
“最终，这种偶然的相互作用使得等离子体在相同的加热条件下保持更高的温度，而平均等离子体密度几乎没有变化
" 物理学家想了解电生理氢模式发生的条件，这样他们就可以在未来的聚变发电厂中重建它们
“如果我们能够以稳态方式运行具有这一特性的等离子体，这将为优化未来聚变反应堆的尺寸和功率增益提供一条额外的途径，”PPPL物理学家沃尔特·古登费尔德说，他是促成这一发现的研究人员之一
聚变反应堆以等离子体的形式结合轻元素——由自由电子和原子核组成的带电热态物质——产生大量能量
科学家们使用聚变反应堆来开发驱动太阳和恒星的过程，以获得几乎取之不尽的电力供应来发电
物理学家拉杰什·美因吉和大卫·盖茨在2009年利用PPPL国家球面环面实验(NSTX)，即国家球面环面实验升级(NSTX大学)的前身，发现了电生理氢模式
巴塔格利亚说:“他们的发现令人兴奋，因为受限等离子体重组了，在等离子体量没有很大变化的情况下，更好地保持了它的热度。”
“这就像给你的房子增加了更好的隔热层，”他说
“等离子体越能保持热量，你就能制造出越小的装置，因为你不需要额外的等离子体层来隔离热核
“此外，他补充说，“通过在我们对电生理氢模式如何发生的理解上迈出一大步，我们可以更有信心能够预测它是否会发生。”
下一步是利用NSTX-U的新能力来证明我们可以在聚变反应堆的设计中利用这一过程
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