Første observationer af tunge deformation af plasma baseret på Artsimovich forudsigelse

På National Institutes of Natural Sciences National Institute for Fusion Science forskere, i samarbejde med Kyushu University, observerede for første gang i verden en deformation kaldet 'tunge deformation', der forekommer lokalt i et Large Helical Device (LHD) plasma. Denne deformation blev forudsagt af Lev Artsimovich i slutningen af ​​1960'erne. Siden da er det ikke blevet observeret eksperimentelt, blive en gåde i plasmafysik, der ikke er løst i 50 år.

Sigtet efter opnåelse af fusionsenergi, forskning i begrænsning af en høj temperatur, høj densitet plasma i et magnetisk felt udføres rundt om i verden. I et plasma begrænset af det toroidale magnetfelt, når trykket stiger (højere temperatur og højere densitet) er der en tendens til, at plasmaet bliver ustabilt. Afhængig af tilstanden, plasmaet ændrer form, og derefter falder dens temperatur og densitet (denne adfærd kaldes "ustabilitet"). Der er to former for ustabilitet, der fremkommer af stigende pres. Den første slags forårsager den lokaliserede tunge deformation, som kun forekommer i svage områder af magnetfeltet. Den anden form for ustabilitet (kaldet tilstanden) forårsager ændringer i hele plasmaet. Disse to ustabilitet blev foreslået i 1968 af Artsimovich. Ændringen kaldet "mode" genereres i hele plasmaet, og tilstande fortsætter i en lang periode. Og fordi de er forholdsvis lette at observere, mange tilstande er blevet verificeret eksperimentelt. På den anden side, fordi tunge deformation er lokaliseret, det vises kun i en region inde i plasmaet. I øvrigt, fordi den fortsætter kun 1/10, 000. af et sekund, observation er vanskelig, og deformationen var ikke blevet verificeret eksperimentelt. Den tidsmæssige længde af denne deformation er kort. Imidlertid, på grund af denne ustabilitet, fordi det pludselige sammenbrud fænomen opstår, det er teoretisk blevet angivet, at plasmaets gode indeslutning bliver forringet.

Forskningsgrupperne for professor Katsumi Ida og adjunkt Tatsuya Kobayashi, begge af NIFS, i samarbejde med professor Shigeru Inagaki, fra Kyushu University Research Institute for Applied Mechanics, observerede for første gang i verden deformationen af ​​et lokaliseret plasma kaldet en tunge i LHD. Her, frem for at observere det pludselige sammenbrud fænomen, ved at fokusere på små ændringer lige før det pludselige fænomen fandt de tungen deformeret. I øvrigt, i plasmas pludselige kollapsfænomen forårsaget af tungen, som et resultat af en detaljeret undersøgelse af hastighedsfordelingen af ​​protoner, de for første gang observerede den forvrængede hastighedsfordeling. At forvrængning af det virkelige rum forårsager forvrængning af faserum er forbundet med opdagelsen af ​​dette fænomen.

Denne opdagelse af tunge deformation i LHD har eksperimentelt bekræftet Artsimovichs forudsigelse. Og samtidig med at det er et resultat, der løser en halvtreds år gammel gåde i plasmaet, det giver også en retningslinje for opretholdelse af høj temperatur og høj densitet plasma. Og dets bidrag forventes i høj grad for at opnå ny udvikling inden for fusionsforskning rundt om i verden. Denne tunge deformation kan også kaldes et tegn på uventede fænomener, og de mange pludselige fænomener, der opstår i naturen (f.eks. solblusser, etc.). Det betyder, at vigtigheden af ​​"lokal ændring" som et tegn blev angivet. I fremtiden, der forventes yderligere videnskabelige ringvirkninger.

Dette resultat blev offentliggjort i det engelsksprogede akademiske tidsskrift Videnskabelige rapporter , udgivet af Natur , den 31. oktober, 2016, og er bredt tilgængelig.