新的发现可以帮助科学家控制聚变反应堆中破坏性的热爆发
2020-08-18
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然而，美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的研究人员最近发现，在火山爆发后的恢复过程中，有时会发生热爆发——这为引发爆发的原因提供了新的视角。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。
多明斯基说，这个由三重波组成的网络是触发的关键。他说:“有时网络可以被激发而不引起突然崩溃。”"这使我们能够研究支配这张新照片的物理学."
这些发现源于对融合反应的再现，融合反应将光元素以等离子体的形式结合起来，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%。托卡马克是全世界科学家在实验中用来捕获和控制聚变能的最受欢迎的装置，他们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。
PPPL物理学家、该论文的合著者艾哈迈德·迪亚洛说：“新的发现为ELMs的触发机制提供了一幅新的图景。发现这一网络为ELMs的研究打开了新的篇章。"
物理学家艾哈迈德·迪亚洛（Ahmed Diallo）（左）和朱利安·多明斯基（Julien Dominski）展示了DIII-D托卡马克的拼贴画。
想象下强风吹着一棵树，直到它倒下。这种行为将模拟一种过程，即在被称为托卡马克（tokamaks）的核聚变设施中，引起具有破坏性的热爆发（elm），科学家利用托卡马克在地球上开发为太阳和恒星提供动力的聚变能。
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，导致热量喷发到托卡马克的墙壁上，就像一棵树最终在不断增长的风中倒下一样。
然而，美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的研究人员最近发现，在火山爆发后的恢复过程中，有时会发生热爆发——这为引发爆发的原因提供了新的视角。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(Julien Dominski)是一篇描述等离子体物理和受控聚变研究结果的论文的主要作者，他说：“把这些点拼凑起来，我们发现，在ELMs恢复过程中，一个相互作用的波网络突然起了作用。这些波聚在一起，突然交换能量。”
多明斯基说，这个由三重波组成的网络是触发的关键。他说:“有时网络可以被激发而不引起突然崩溃。”"这使我们能够研究支配这张新照片的物理学."
这些发现源于对融合反应的再现，融合反应将光元素以等离子体的形式结合起来，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%。托卡马克是全世界科学家在实验中用来捕获和控制聚变能的最受欢迎的装置，他们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
PPPL物理学家、该论文的合著者艾哈迈德·迪亚洛说：“新的发现为ELMs的触发机制提供了一幅新的图景。发现这一网络为ELMs的研究打开了新的篇章。"
物理学家发现，与这些网络一致的是等离子体边缘的扰动，这种扰动是由一种叫做中性束注入器(NBI)的装置引起的，这种装置用来加热等离子体并为其提供燃料。科学家们注意到，NBI扰动之间的毫秒间隔与网络事件之间的间隔一致。
作者说：“建立这种联系是令人兴奋的，并给了我们一个新的方法来触发ELMs的洞察力。”
研究人员下一步的目标是进行实验，研究诱发电位如何变化，并测试使用NBI光束来控制爆发。这项研究的支持来自美国能源部科学办公室。
参考文献：J Dominski等人，“将非线性相互作用的网络识别为触发边缘局限性模式发作的机制”，《等离子体物理和受控聚变》（2020年）。 DOI：10.1088 / 1361-6587 / ab9c48
