作者克里斯蒂·尼尔森·本普斯，橡树岭国家实验室 田纳西大学研究生陈子·霍鲁斯他组装了一个便携式诊断成像系统，用于测量实验反应堆中的等离子体参数
荣誉:卡洛斯·琼斯/美国橡树岭国家实验室
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能量的 西奥多·比沃和他的同事们用来测量等离子体是否具备产生聚变的合适条件的技术已经存在了一段时间
他们正在使用的专用激光器和现成的组件也不是什么新东西
但是把它们组装成一个便携式诊断系统，可以装在货车里，并在实验聚变反应堆原型的越野旅行中驾驶？ 比沃认为他的团队将是第一个成功做到这一点的团队——今年夏天
测量等离子体参数 大约一年来，能源部橡树岭国家实验室聚变能源部门的研究人员比尔一直在想办法建立一个便携式系统，只使用商业上可获得的组件，可以精确地测量由能源部高级研究项目署-能源(ARPA-E)资助的聚变原型中的电子温度、离子温度和电子密度。
阿帕奇正在资助其2015年阿尔法项目下的九个项目——如果成功，可以作为新反应堆设计的技术基础
但该机构需要一种方法来判断原型中的等离子体是否足够热、密度足够大，以及在磁场中的容纳程度是否足以产生聚变
2019年1月，该机构征求了更多的建议，以建立便携式诊断系统来测量这些新机器的关键参数
比沃团队的提议是去年夏天选定的，2019年11月获得了略高于100万美元的资助
到那时，首席研究员比耶已经研究出了商业上可获得的光发射光谱学组件，这种技术使用光来测量哪种类型的离子在什么浓度和什么温度下存在，以及汤姆逊散射，这种散射使用激光通过激光对等离子体中电子的散射来测量电子密度和温度
博士后研究员尼斯查尔·卡夫尔今年2月在ORNL为便携式等离子体成像诊断设备安装了一个部件
该设备是阿帕奇电子公司的一个项目，由现成的零件制成
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能量的 六个月到结果 比沃说，汤姆逊散射是测量这些参数的黄金标准，部分原因是它产生了有用的数据，而不需要大量的解释
汤姆逊散射通常是用高端激光器进行的，这种激光器已经被改造并安装在靠近等离子体反应堆的专用气候控制建筑内的永久性系统中
“它们是非常复杂的系统，真的能很好地完成工作，”比耶说
“但是阿帕奇希望能够将系统从一台机器转移到另一台机器
所以我们建议使用一些激光，虽然不如这些永久系统中使用的激光那么强，但仍然有足够的能量来完成这项工作
" 工作人员德鲁·埃利奥特、博士后研究员尼斯查尔·卡夫尔和田纳西大学研究生“何鲁斯”何在仪器仪表专家韦恩·加伦和他的顾问、德州大学教授张志立的协助下，一直在一辆滚动车上构建该系统
转机很快
到三月，比沃希望他们已经在ORNL工程技术中心的等离子源上测试了该系统
到5月，他希望在新墨西哥州举行的第23届高温等离子体诊断专题会议上有数据展示
到6月，他希望该系统将被送往新泽西的普林斯顿等离子物理实验室(PPPL)，在他的团队的驱动下，被装在一辆来自ORNL汽车修理厂的货车里
从左至右，博士后研究员尼斯查尔·卡弗勒，犹他州研究生“何鲁斯”何，仪器专家韦恩·加伦，以及聚变能源部门的首席研究员西奥多·比沃站在他们建造的便携式等离子体诊断成像设备旁
(不图是R & amp工作人员德鲁·埃利奥特
)在团队添加了激光之后，该设备将在今年夏天和秋天被带到其他实验性等离子体源之前，在ORNL进行测试
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能量的 ‘有激光，才会旅行’ 在PPPL的聚变装置上测试该系统4-6个月后，研究小组将把它带到位于西雅图的华盛顿大学的另一个聚变装置上，并在大约相同的时间内进行测试
比埃尔说，测量第三种设备的旅行是可能的——“有激光，就会旅行”
ORNL作为聚变能源领导者的历史使它成为这类项目的主要地点——尽管人们怀疑便携式设备能产生足够精确的测量结果，从而有用
“我们从这里建立的系统中获得了经验，”比沃说
“我们知道这需要什么，我们正处于技术发展的便利时期，我们可以将所有这些整合到一个包中，引导到这些不同的融合设备上，以衡量它们是否能做到我们所说的那样
“我们有足够的专业知识，即使我们确实遇到了一些陷阱，我们也知道如何摆脱困境
你不可能事先知道所有的事情，但是你可以随时调整适应
" 比沃当时的组长杰夫·哈里斯给这个系统起了个绰号叫“手提箱汤姆森散射”，但是阿帕奇电子公司为这个项目资助的所有系统都是便携式的，比沃说
使他的团队的设计独特的是使用现成的组件，而不是定制或广泛适应的部分
如果它如预期的那样工作，该设计最终可能导致大规模生产的系统，或者阿帕奇电子公司可能继续资助该团队的研究来改进这一概念
“下一个设计可能会更好:更紧凑，更精确，”比沃说
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