Fiery sighting:En ny fysik af udbrud, der skader fusionseksperimenter

Pludselige varmeslag, der kan beskadige de indre vægge i tokamak -fusionsforsøg, er en forhindring, som operatører af faciliteterne skal overvinde. Sådanne udbrud, kaldet "kantlokaliserede tilstande (ELM'er), "forekommer i donutformede tokamak-enheder, der huser det varme, ladet plasma, der bruges til at replikere på Jorden den kraft, der driver solen og andre stjerner. Nu har forskere ved US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) direkte observeret en mulig og tidligere ukendt proces, der kan udløse skadelige ELM'er.

Arbejde sammen, fysikere Ahmed Diallo, en eksperimentel, og Julien Dominski, en teoretiker, sammensat data fra DIII-D National Fusion Facility, som General Atomics driver for DOE i San Diego, at afdække en udløser for en bestemt type ELM, der ikke passer ind i nuværende modeller af ELM plasmadestabilisering. Deres fund kunne kaste lys over de forskellige mekanismer, der førte til begyndelsen af ​​ELM'er og kunne udvide porteføljen af ​​ELM -undertrykkelsesværktøjer. Forståelse af ELM -fysik er afgørende for at udvikle fusionsfaciliteter, der kan smelte lette elementer i form af plasma - materiens tilstand består af frie elektroner og atomkerner - for at producere en praktisk talt uudtømmelig energiforsyning til at generere elektricitet.

Forvirrende data

De nye observationer, rapporteret i Fysisk gennemgangsbreve , begyndte som et forsøg på at opklare forvirrende data, der blev opdaget af sonder af magnetfelt- og plasmatæthedsudsving under DIII-D-eksperimenter. Dataene viste udbrud af ELM'er efter perioder med usædvanlig hvile. "Det var særlige tilfælde, der ikke fulgte en standardmodel, "sagde Diallo." Vi begyndte at grave i dette sammen, "Dominski sagde." Det var et meget interessant samarbejde. "

I cirka seks måneders fælles forskning, fysikerne afdækkede tidligere usete korrelationer af udsving i DIII-D eksperimenterne. Disse korrelationer afslørede dannelsen af ​​to tilstande - eller bølger - ved kanten af ​​plasmaet, der koblede sammen for at generere en tredje tilstand. Den nytilkomne bevægede sig derefter mod væggen i tokamak-skabte en radial forvrængning i teknisk henseende-der udløste bursts af lavfrekvente ELM'er.

ELM'erne var også en type, der blev set på Joint European Torus (JET) i Det Forenede Kongerige, ASDEX -opgraderingen i Tyskland og andre fusionsenheder efter hvileperioder. I princippet, resultaterne kan også gælde for systemer såsom solfakler og geomagnetiske storme, der pludselig slippes løs, ifølge papiret.

Åbner en dør

Mens resultaterne åbner en dør til en metode til at udløse ELM'er, de forklarer ikke processen fuldt ud. De to fysikere søger således at analysere flere datasæt. "Hvis vi fuldt ud kan forstå, hvordan udløsningen fungerer, kan vi blokere og reversere den, "Sagde Diallo.