Blæsende bobler:Videnskabsmand bekræfter ny måde at starte og drive strøm på i fusionsplasmaer

En hindring for at generere fusionsreaktioner inde i faciliteter kaldet tokamaks er, at produktion af strøm i plasma, der hjælper med at skabe begrænsende magnetiske felter, sker i pulser. Sådanne pulser, genereret af en elektromagnet, der løber ned i midten af ​​tokamak, ville gøre oprettelsen af ​​fusionenergi ved steady-state vanskelig at opnå. For at løse problemet, fysikere har udviklet en teknik kendt som transient coaxial helicity injektion (CHI) for at skabe en strøm, der ikke pulseres.

Nu, fysiker Fatima Ebrahimi fra US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har brugt computersimuleringer i høj opløsning til at undersøge denne tekniks praktiske egenskaber. Simuleringerne viser, at CHI kunne producere strømmen kontinuerligt i større, mere kraftfulde tokamakker end der findes i dag for at producere stabile fusionsplasmaer.

"Stabilitet er det vigtigste aspekt af ethvert nuværende drevsystem i tokamaks, "sagde Ebrahimi, forfatter til et papir, der rapporterer resultaterne i Plasmas fysik . "Hvis plasmaet er stabilt, du kan få mere strøm og mere fusion, og få det hele opretholdt over tid. "

Fusion, den kraft, der driver solen og stjernerne, er sammensmeltning af lette elementer i form af plasma - det varme, ladet tilstand af stof sammensat af frie elektroner og atomkerner - der genererer enorme mængder energi. Forskere søger at kopiere fusion på Jorden for en praktisk talt uudtømmelig strømforsyning til elektricitet.

CHI -teknikken erstatter en elektromagnet kaldet en solenoid, der inducerer strøm i nutidens tokamaks. CHI producerer den kritiske strøm ved spontant at generere magnetiske bobler, eller plasmoider, ind i plasmaet. De nye højopløselige simuleringer bekræfter, at en parade af plasmoider, der marcherer gennem plasmaet i fremtidige tokamakker, kunne skabe den strøm, der producerer de begrænsende felter. Simuleringerne viste endvidere, at plasmoiderne ville forblive intakte, selv når de blev blokeret af tredimensionelle ustabilitet.

I fremtiden, Ebrahimi planlægger at simulere CHI -opstart samtidig med, at den inkluderer endnu mere fysik om plasmaet, hvilket ville give indsigt i at optimere processen yderligere og ekstrapolere mod næste trin-enheder. "Det er lidt sværere, " hun siger, "men nyheden lige nu er, at disse simuleringer viser, at CHI er en pålidelig strømdrevne teknik, der kan bruges i fusionsanlæg rundt om i verden, når de begynder at inkorporere stærkere magnetfelter."