At se alle plasmavindens farver

Når det kommer til plasmavinde i en tokamak, forskere leder altid efter Goldilocks-løsningen - en der er den helt rigtige. Vind, der er for høj eller for lav, kan reducere plasmaeffektiviteten. Forskere ved DIII-D National Fusion Center bruger en ny type billeddannelse for at hjælpe med at få vinden til at bevæge sig med den helt rigtige hastighed. Plasmavind omtales mere almindeligt som strømme. Forskere bruger kohærensbilleddannelse til bedre at forstå ionernes hastigheder i strømmen. Resultaterne vil hjælpe med at designe effektive udstødningsløsninger. Disse løsninger vil forbedre fusionsplasma-ydeevne og øge effektiviteten.

Strømme med hastigheder over 40 kilometer/sekund kan transportere varme og partikler over lange afstande i grænseplasmaet af en fusionstokamak. Når disse strømme bevæger sig for hurtigt, eller hvis de bliver stillestående, de kan skade plasma ydeevne ved at tillade opbygning af urenheder. Karakterisering af både urenheder og hovedionstrømme med kohærensbilleddannelse giver større rumlige detaljer end tidligere metoder. Det muliggør den detaljerede model/eksperiment sammenligning, der er nødvendig for at forbedre modeller. Ud over større rumlige detaljer, billeddatasættene giver indsigt i ekstremt varme såvel som højtydende plasmaer. Forskere kan bruge datasættene til at undersøge komplekse 3D-flows.

Kohærensbilleddannelse måler rød- og blåforskudt emission fra ioner, der udstråler i det synlige spektrum ved at kombinere et interferometer med et hurtigt kamera. De resulterende billeder bruges til at beregne hastigheden i hele kameraets synsfelt. De resulterende datasæt benchmarker sofistikeret væskemodellering af tokamak's plasmadiverter.

I dette studie, forskere sammenlignede 2-D heliumionhastigheder i afskrabe-af-laget og divertor-regionerne af DIII-D tokamak med state-of-the-art væskemodelleringssimuleringer ved hjælp af en sofistikeret kode. Hastigheden af ​​enkeltladede heliumioner, der bevæger sig langs magnetiske feltlinjer, blev forudsagt godt af modellen i området tæt på omlederpladen, hvor He+ er den dominerende ion, og elektron-fysik dominerer momentumbalancen. Længere opstrøms, hvor dobbeltladet helium (He2+) er den vigtigste ionart og ionfysik bliver vigtigere, Væskemodellering undervurderer hastigheden med en faktor på 2 til 3. Disse resultater indikerer, at der kræves bedre forståelse for at forudsige ionpopulationens adfærd under disse udfordrende forhold, og at der stadig er meget at lære om ioners rolle i tokamak-diverteren.