Tager en ny tangent for at kontrollere irriterende bølger i fusionsplasmaer

Fusion kombinerer lette elementer i form af plasma - "det varme, ladet tilstand af stof sammensat af frie elektroner og atomkerner - "til at generere enorme mængder energi. En af måderne, som forskere hjælper med at opvarme plasmaet på, er ved at injicere stråler af energiske partikler i tokamaks til at give nok energi til plasmapartikler til at overvinde gensidig frastødning og smeltes sammen. De injicerede partikler, imidlertid, kan også producere bølger, der får plasmaenergi til at lække ud af de magnetfelter, der begrænser det, køling af plasmaet og hjælper med at slukke fusionsreaktionerne. Det er derfor fordelagtigt for udviklingen af ​​fusionsenergi at undertrykke disse bølger.

Forskere ved Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har udviklet nye matematiske værktøjer til at forudsige, hvornår bølgerne vil være til stede og kunne afkøle plasmaet. Vigtigere, de matematiske udtryk forudsiger, at en anden stråle injiceret i en anden vinkel fra den oprindelige stråle vil undertrykke den uønskede virkning af bølgerne, tilvejebringelse af nye metoder til opretholdelse af plasmaets indespærring. Sådan en anden stråle (figur 1) er blevet installeret på National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U) ved PPPL.

PPPL -fysikerne kørte detaljerede computersimuleringer for at modellere de eksperimenter, hvor bølgerne blev observeret. Resultaterne stemte overens med data fra forsøg på forgængeren til NSTX-U.

"Disse resultater forklarer ikke kun observationer af bølgerne i tidligere forsøg, men også angive, hvordan man undgår den negative påvirkning af bølgerne ved hjælp af forskellige blandinger af de to stråler på NSTX-U, der injicerer energiske partikler i forskellige vinkler, "siger Jeff Lestz, en kandidatstuderende, der arbejder på projektet på PPPL.

PPPL-forskere planlægger nu at sammenligne deres forudsigelser med andre fusionsforsøg på tokamaks, f.eks. DIII-D National Fusion Facility, på hvilke bjælker er installeret i forskellige retninger og injektionsvinkler. Uden denne detaljerede forståelse, forskere kan ikke pålideligt forudsige, hvordan man effektivt opvarmer plasma, påvirker udformningen af ​​fusionsfaciliteter og potentielt begrænser fusionsydelsen i tokamak -fusionsenheder.