洛桑联邦理工学院 EPFL瑞士等离子中心的TCV托卡马克
学分:A
赫尔佐格/ EPFL 聚变反应堆的核心非常热
从反应堆中不可避免地逸出的氢气必须在到达反应堆壁的途中被冷却，否则，反应堆壁将被损坏
荷兰DIFFER研究所和EPFL瑞士等离子体中心的研究人员开发了一种严格的测量和控制方法，用于冷却从聚变等离子体中逸出的非常热的粒子
聚变能是一种很有前途的可持续能源
在聚变反应堆中，极热的氢等离子体被磁场保持悬浮
然而，总有一部分逃脱了
为了防止它损坏反应堆容器，逸出的氢气必须在到达反应堆壁的途中冷却
冷却可以通过各种方式实现，例如通过注入气体
《自然通讯》上发表的一项研究的合著者克里斯蒂安·蒂勒(瑞士等离子体中心，EPFL)说:“但是如果你注入太多额外的气体，等离子体就会冷却得太厉害，从而降低性能。”
因此，有必要持续控制冷却，使反应堆能够充分应对
马特吉斯·范·贝尔克尔:“精确控制冷却的能力在欧洲聚变计划(EUROfusion)中有明确的表述，是迈向聚变能源的必要一步
我们现在能为此做出贡献真是太棒了
“在《自然通讯》中，作者描述了如何利用创新的反馈控制系统，以快速可控的方式冷却逃逸的粒子
实验是在TCV托卡马克上进行的，这是EPFL瑞士等离子体中心的一台聚变研究机器
“我们正从学习走向控制
这对于聚变反应堆的未来至关重要，”第一作者提莫·雷文斯伯根说
“我们以惊人的速度测量、计算和控制
" 封闭系统 逸出的氢气通过反应堆的废气被带走
“这种排气被称为偏滤器，等离子体热损失被收集在那里
偏滤器附近的强冷却过程称为偏滤器分离
它降低了壁面附近的等离子体温度和压力
聚变物理学家已经对这个过程有了很多经验，但这部分是基于直觉和以前测量的经验
现在事情会有所不同
“我们开发了一个封闭的系统，”能源系统与控制小组组长范·伯克说
“我们结合了许多不同的技术，这就是它的独特之处
我们的系统工程方法可以应用于其他聚变反应堆
“这些实验是原则的证明
范·贝尔克尔认为，经过调整，这种方法将适用于ITER和DEMO的大型聚变反应堆
防止托卡马克壁被破坏的测量、计算和控制闭环
信用:朱莉娅范勒文 循序渐进 研究人员利用TCV托卡马克上的摄像系统螳螂进行了这项研究
这种多光谱先进窄带托卡马克成像系统是由美国国家航空航天局、EPFL和麻省理工学院开发的
研究人员对该系统进行了改造，将摄像机图像转换成数据，然后计算机模型可以根据这些数据实时计算不同条件下的最佳冷却效果
这一切都相当精确地发生了:等离子体的状态每秒钟被测定800次
一种新的实时图像处理算法，在DEFACE开发，分析螳螂图像
该算法计算出你需要冷却多少，然后自动控制气阀
最后，研究人员通过再次用照相机分析等离子体对引入的气体的反应，制作了一个系统模型
“通过这个模型，我们确定了气阀控制和热锋之间的动态关系，”范·伯克说
快速结果:在EPFL的TCV托卡马克上测试 该系统在TCV托卡马克上进行了测试
“这是一个非常灵活的设备，在这里想法可以很快被开发和测试，”蒂勒强调
范·贝尔克尔对此表示赞同:“TCV是一台测试控制技术的神奇机器，拥有超现代的实时控制系统
范·贝克尔说，结果来得很快:“在仅仅四次实验中，我们就成功地实现了对偏滤器附近等离子体的反馈控制。”
这表明我们的系统方法是有效的
" 未来的研究 后续研究的建议已经准备好
研究人员只使用了一个螳螂相机，而这个系统有十个
研究人员还想使用其他摄像机，这样他们可以更精确地控制过程，并控制偏滤器中的其他关键过程
聚变:巨大的能量潜力 核聚变是为太阳提供能量的核反应，具有很高的能量潜力，是安全和环保的
ITER国际反应堆促进了这一领域的研究
当这个巨大的研究机器正在法国组装时，来自世界各地的科学家正在进行下一步工作:在其中产生大规模的聚变反应
当轻原子的原子核被加热到一亿度，形成一种叫做等离子体的带电粒子气体时，聚变就发生了
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