Return of the Blob:Surprise link fundet til kantturbulens i fusionsplasma

Blobs kan skabe kaos i plasma, der kræves til fusionsreaktioner. Denne boblelignende turbulens svulmer op ved kanten af ​​fusionsplasmaer og dræner varme fra kanten, begrænsning af effektiviteten af ​​fusionsreaktioner i doughnut-formede fusionsfaciliteter kaldet "tokamaks". Forskere ved det amerikanske energiministeriums (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har nu opdaget en overraskende sammenhæng mellem klatterne med udsving i det magnetiske felt, der begrænser plasmabrændstoffusionsreaktionerne i enhedens kerne.

Nyt aspekt af forståelse

Yderligere undersøgelse af denne sammenhæng og dens rolle i tabet af varme fra magnetiske fusionsreaktorer vil hjælpe med at producere den fusionsenergi på Jorden, der driver solen og stjernerne. "Disse resultater tilføjer et nyt aspekt til vores forståelse af plasmakantens varmetab i en tokamak, " sagde fysiker Stewart Zweben, hovedforfatter på et papir i Physics of Plasmas, som redaktører har valgt som en fremhævet artikel. "Dette arbejde bidrager også til vores forståelse af klatters fysik, som kan hjælpe med at forudsige ydeevnen af ​​tokamak-fusionsreaktorer."

Fusionsreaktioner kombinerer lette elementer i form af plasma - det varme, ladet tilstand af stof sammensat af frie elektroner og atomkerner, der udgør 99 procent af det synlige univers - for at producere enorme mængder energi. Forskere søger at skabe og kontrollere fusion på Jorden som en kilde til sikker, ren og praktisk talt ubegrænset strøm til at generere elektricitet.

PPPL-forskere opdagede det overraskende link sidste år, da de genanalyserede eksperimenter lavet i 2010 på PPPL's ​​National Spherical Torus Experiment (NSTX) - forløberen for nutidens National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U). Klatter og udsving i magnetfeltet, kaldet "magnetohydrodynamisk (MHD)" aktivitet, udvikles i alle tokamaks og er traditionelt blevet set som uafhængige af hinanden.

Overraskende ledetråd

Det første spor til korrelationen var den slående regelmæssighed af banen for store klatter, som bevæger sig med omtrent samme hastighed som en riffelkugle, i eksperimenter analyseret i 2015 og 2016. Sådanne klatter bevæger sig normalt tilfældigt i det, der kaldes "afskrabningslaget" ved kanten af ​​tokamak-plasma, men i nogle tilfælde kørte alle store klatter i næsten samme vinkel og hastighed. I øvrigt, tiden mellem fremkomsten af ​​hver stor klat ved kanten af ​​plasmaet var næsten altid den samme, praktisk talt sammenfaldende med hyppigheden af ​​dominerende MHD-aktivitet i plasmakanten.

Forskere sporede derefter de diagnostiske signaler fra klatterne og MHD-aktiviteten i forhold til hinanden for at måle det, der kaldes "krydskorrelationskoefficienten, ", som de brugte til at evaluere et sæt af 2010 NSTX-eksperimenterne. Omtrent 10 procent af disse eksperimenter viste sig at vise en signifikant sammenhæng mellem de to variable.

Forskerne analyserede derefter flere mulige årsager til sammenhængen, men kunne ikke finde en enkelt overbevisende forklaring. For at forstå og kontrollere dette fænomen, Zweben sagde, yderligere dataanalyse og modellering vil skulle udføres - måske af læsere af Plasmas fysik papir.