Ikke alle ioner i tokamaks følger med strømmen

For første gang, forskere måler rotationen af ​​hovedplasmaet (deuterium) i kanten af ​​en fusionsenhed. Nye spektroskopiske målinger kombineret med state-of-the-art spektroskopisk simulering gjorde denne måling mulig. Den observerede rotation ved plasmakanten er væsentligt højere end tidligere antaget baseret på målinger af urenhedselementer i plasmaet.

Den højere rotation er potentielt gode nyheder for ITER og fremtidige reaktorer. Hvorfor? Plasmarotation er gavnlig for fusionsydelsen ved at forbedre både stabilitet og indeslutning. Fremtidig forskning vil bruge disse målinger til at udvikle forbedrede teorier om plasmaflow i fusionsreaktorer.

Forskere fra Princeton Plasma Physics Laboratory arbejder på DIII-D National Fusion Facility, i samarbejde med forskere ved General Atomics og University of California i Irvine, foretager nye direkte målinger af bulkplasma (deuteriumion) strøm nær grænsen for varme fusionsplasmaer. Metoden er et gennembrud. Tidligere har forskere udlede størstedelen af ​​plasmaet, der flyder baseret på strømmen af ​​urenheder. Imidlertid, strømmen af ​​urenheder er ikke en pålidelig guide nær kanten af ​​plasmaet. De spektroskopiske målinger af deuteriumrotation afslører, at plasmastrømningshastigheden kan være betydeligt højere end beregninger baseret på strømmen af ​​kulstof -urenheder i plasmaet. Teamet opnåede de nye målinger efter at have installeret ny optik for at opsamle lyset fra deuteriumioner, der opfanger de neutrale stråler og udfører beregningsmæssigt intensive 3-D-simuleringer, der muliggør kvantitativ fortolkning af det komplekse multi-komponent fotoemissionsspektrum.

Den direkte måling af bulkplasmaflowet giver forskere hidtil uset information om mekanismen for flowgenerering i fusionsplasmaer. Rotation er gavnlig i fusionsplasmaer, og nuværende eksperimenter genererer ofte rotation gennem injektion af neutrale bjælker, der spinder plasmaet op. Imidlertid, en fusionsreaktor vil have en relativt svag kilde til ekstern momentum, så det er særligt vigtigt at forstå mekanismen for observeret selvgenereret flow og dets implikationer i fremtidige reaktorer, såsom ITER. Det faktum, at bulkplasmaflowet er højere end forventet baseret på urenhedsmålinger, er potentielt gode nyheder for ITER, da mindre eksternt genereret flow kan være nødvendigt for at opnå det samme plasmaflow.