寻求将为太阳和恒星供给动力的核聚变,带到地球上的科学家有必要处理锯齿不安稳性,即推进核聚变反响的等离子体中心压力和温度的上下动摇,类似于锯齿状的锯片。假如这些摇摆足够大,它们可能会导致等离子体的整个放电忽然溃散。这种摇摆最早是在1974年调查到,到目前为止,还没有一个被广泛承受的解说试验调查的理论。
美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理试验室(PPPL)的科学家,提出了一种新理论来解说在甜甜圈状托卡马克或聚变设备中发作的摇摆,这一理论是经过高保真计算机模仿创立,好像与托卡马克试验期间的调查成果一起。了解这一进程可能对下一代聚变设备至关重要,如ITER,这是正在法国建造的世界试验,以证明聚变能的实用性,核聚变将轻元素以等离子体的方式结合在一起。
等离子体是由自由电子和原子核组成物质的带电状况,能够发生很多的能量。寻求在地球上仿制核聚变的科学家们,计划用此供给简直取之不尽的安全和清洁电力供应来发电。新的研讨成果表明,当等离子体中心的压力到达某一点时,能够激起其他不安稳性,然后发生忽然的压力和温度下降。物理学家斯蒂芬·贾丁说:这些不安稳性在等离子体中心发生了紊乱或随机的磁场,导致了崩塌。
贾丁是宣布在《等离子体物理学》期刊上研讨的首要作者,并在美国物理研讨所《科学之光》特征出版物中强调了这一点。贾丁说:大多数托卡马克放电都出现锯齿状,咱们正试图供给它们解说背面的物理理论。新发现与一个长时间的理论天壤之别,该理论以为,导致摇摆的是一种导致磁重联的不安稳性,即等离子体中的磁力线开裂和开裂从头衔接在一起,这个理论现已存在了40多年了。
激起新理论的动力
推进这一新理论是之前的普林斯顿等离子体物理试验室研讨,该研讨证明了被以为导致磁重联的不安稳性,实际上能够自安稳等离子体。它经过发生局域电压来完成这一点,该电压能够有用的防备等离子体中心中电流到达足以饱尝磁重联的峰值。新的解说以为,即便磁重联被按捺,等离子体中心的热量添加也会激起部分不安稳,这些不安稳在锯齿循环期间一起效果,使压力和温度变平。
由Jardin和PPPL物理学家Nate Ferraro开发的代码模仿演示了这一进程,Nate Ferraro是研讨的合著者之一,新的不安稳性能够十分敏捷地增加,这与传统理论无法解说试验中看到的热量敏捷溃散是一起的。这一先进的模型,为了解锯齿现象供给了新的途径。展望未来,科学家们期望探究该模型在描绘“怪兽锯齿”进化和运用高功率射频天线操控锯齿摇摆等使命中的适用性。
博科园|研讨/来自:普林斯顿等离子体物理试验室
参阅期刊《等离子体物理学》
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