Ved at skyde pellets af frosset deuterium (en isotop af brint) i en fusionsreaktor, forskere ved DIII-D National Fusion Facility i San Diego har været i stand til at kontrollere ustabilitet i det magnetiske felt, der holder fusionsplasmaet sammen. Graferne til højre illustrerer den målte tidshistorie for den magnetiske ø størrelse og simuleringer af turbulens inde på øen før og efter en pilleindsprøjtning. Kredit:Sammensat billede af forfatteren; Grafik høflighed General Atomics og Oak Ridge National Laboratory.
Fusion er en ikke-kulstofbaseret proces til energiproduktion, hvor lettere atomer smelter sammen til tungere. Fusionsreaktorer fungerer ved at begrænse en "suppe" af ladede partikler, kendt som plasma, inden for kraftfulde magnetfelter. Men disse magnetfelter skal indeholde plasmaet længe nok til, at det kan opvarmes til ekstreme temperaturer - varmere end solen - hvor fusionsreaktioner kan forekomme.
Men som en ballon, der holder luft, magnetfelterne kan være utætte, lader plasmaenergien slippe ud. En form for en "lækage" er et fænomen kendt som en magnetisk ø. Disse er ustabile strukturer inden for magnetfelterne, der river huller i feltet og frigiver energi fra plasmaet, stopper fusionsreaktionen. For fremtidige fusionskraftværker til at producere elektricitet effektivt, væksten af magnetiske øer skal forhindres eller elimineres. I nogle tilfælde, øerne kan elimineres ved at køre en lokal strøm inde i dem.
For nylig, imidlertid, forskere ved DIII-D National Fusion Facility i San Diego opdagede en ny måde at fjerne øer på. De observerede, at affyring af frosne pellets af hydrogenisotopen deuterium dybt ind i plasmaet får magnetiske øer til at skrumpe. Ved hjælp af computersimuleringer, de fastslog, at krympningen sandsynligvis var forårsaget af øget turbulens i plasmaet på grund af de injicerede pellets (figur 1). Teoretiske beregninger viser, at de krympede øer kan elimineres fuldstændigt med 70 procent mindre strøm inde på øen, end hvad der normalt er nødvendigt uden hjælp af pilleindsprøjtning.
"Dette er en vigtig opdagelse, da den kan udvide den magnetiske ø -kontrolløsning til driftsregimer, hvor andre metoder ikke er anvendelige, "sagde Dr. Laszlo Bardoczi, den generelle atomforsker, der ledede indsatsen. "Ud over, det kan frigøre varme og nuværende drivressourcer, der ellers ville være nødvendige for at opretholde magnetisk stabilitet. Ved at spare disse ressourcer kan vi forbedre en reaktors netto elproduktion, eller de kan bruges til at manipulere plasmaet yderligere for at opnå bedre ydeevne. Dermed, metoden kan tilbyde betydelige fordele for fremtidige reaktorer. "