Tamning af plasmaer:Forbedring af fusion ved hjælp af mikrobølger

Vi ved alle, at mikrobølgeovne er gode til at lave popcorn, men forskere har for nylig vist, at de også kan forhindre farlige bølger i plasma og hjælpe med at producere rene, næsten ubegrænset energi med fusion. Fusion finder sted, når atompartikler, der bevæger sig hurtigt, smækker ind i hinanden og hænger sammen. Partiklerne skal være så varme, at atomer nedbrydes, efterlader en gas af ladede partikler kaldet et plasma. Den energi, der afgives, når plasmapartikler smelter, kan udnyttes til at producere elektricitet.

For at udnytte fusionsenergi, de hurtige partikler kan begrænses af et stærkt magnetfelt, som leder partiklerne langs en lukket vej. Hvis partiklerne bliver slået af deres lukkede vej, de gør fusion mindre effektiv og kan endda beskadige fusionsenheden. Videnskabsfolk, derfor, leder efter måder at forhindre de energiske partikler i at svinge af kurs.

En måde en partikel kan smides ud af fusionsenheden er ved at interagere med bølger. Ligesom en båd i en sø kan skubbes af bølger, der går forbi, en partikel i et plasma kan få et boost af energi fra bølger, der bevæger sig langs det magnetiske felt, der bruges til at begrænse plasmaet. I arbejdet her, bølgerne kaldes Alfvén -bølger opkaldt efter Nobelprisvinderen Hannes Alfvén, der opdagede dem. Sådanne bølger er problematiske for fremtidige tokamak -fusionsreaktorer, fordi de gør det mere udfordrende at holde plasmaet varmt og undergå fusion.

"At kontrollere disse bølger hjælper os med at holde fast i de hurtige partikler, der opvarmer fusionsplasmaer, "sagde Dr. Michael Van Zeeland fra General Atomics, der ledede forskningen. Det internationale team, der udførte denne forskning, var sammensat af mere end 30 forskere fra hele verden, der arbejdede sammen for at udvikle en tilgang til at holde bølgerne i skak.

Forskningen, som blev udført på DIII-D National Fusion Facility i San Diego, Californien, og ASDEX-opgraderingsfaciliteten i Tyskland, vil blive præsenteret på American Physical Society Division of Plasma Physics møde i Portland, Oregon. Forskerne brugte en bestemt slags mikrobølger, elektroncyklotronbølger, som de præcist rettede nær placeringen af ​​bølgerne på magnetfeltet. Det viste sig, at mikrobølgerne ændrede bølgeaktiviteten betydeligt-i nogle tilfælde fjernede de dem fuldstændigt.

Denne forskning gav indsigt i netop disse mikrobølger, og hvordan de interagerer med bølger på magnetfelterne. Forskerne mener, at resultaterne kan føre til udvikling af metoder til at kontrollere eller reducere tilstedeværelsen af ​​bølger på magnetfelterne og kunne hjælpe med at kortlægge en vej til mere effektiv fusionsenergi.