氣泡會(huì)對(duì)核聚變反應(yīng)所需的等離子體造成嚴(yán)重破壞，這種氣泡狀的湍流在聚變等離子體邊緣膨脹，并從邊緣排出熱量，限制了甜甜圈形狀聚變?cè)O(shè)施中聚變反應(yīng)的效率，這種聚變?cè)O(shè)施被稱為“托卡馬克”。美國(guó)能源部(DOE)普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室(PPPL)的研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)：氣泡與限制裝置核心中等離子體燃料聚變反應(yīng)磁場(chǎng)波動(dòng)之間存在令人驚訝的關(guān)聯(lián)。
 
進(jìn)一步研究這種相關(guān)性及其在磁聚變反應(yīng)堆熱量損失中的作用，將有助于在地球上產(chǎn)生為太陽(yáng)等恒星提供動(dòng)力的聚變能量。其研究成果發(fā)表在《等離子體物理》期刊上，研究的主要作者、物理學(xué)家斯圖爾特·茲韋恩(Stewart Zweben)說(shuō)：這些結(jié)果為我們理解托卡馬克中等離子體邊緣熱損失增加了一個(gè)新的方面
這項(xiàng)研究還有助于我們理解斑點(diǎn)物理，有助于預(yù)測(cè)托卡馬克聚變反應(yīng)堆的性能。聚變反應(yīng)結(jié)合了等離子體形式的輕元素（由自由電子和原子核組成物質(zhì)的熱、帶電狀態(tài)，構(gòu)成了可見(jiàn)宇宙的99%）產(chǎn)生了大量的能量。科學(xué)家們正在尋求在地球上創(chuàng)造和控制核聚變，將其作為一種安全、清潔和幾乎無(wú)限的能量來(lái)源來(lái)發(fā)電。  
PPPL研究人員去年在重新分析2010年在PPPL國(guó)家球面環(huán)面實(shí)驗(yàn)(NSTX)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了這一令人驚訝的聯(lián)系，NSTX是今天國(guó)家球面環(huán)面實(shí)驗(yàn)升級(jí)(NSTX-U)的前身。磁場(chǎng)中的斑點(diǎn)和波動(dòng)被稱為“磁流體動(dòng)力學(xué)(MHD)”活動(dòng)，在所有托卡馬克中都會(huì)發(fā)生，傳統(tǒng)上被認(rèn)為是相互獨(dú)立的。
 
在2015年和2016年分析的實(shí)驗(yàn)中，第一條線索是大斑點(diǎn)軌跡的驚人規(guī)律性，這些斑點(diǎn)的移動(dòng)速度大致相當(dāng)于步槍子彈。這樣的斑點(diǎn)通常在托卡馬克等離子體邊緣所謂“刮除層”中隨機(jī)移動(dòng)，但在某些情況下，所有大的斑點(diǎn)都以幾乎相同角度和速度飛濺。此外，每個(gè)大斑點(diǎn)出現(xiàn)在等離子體邊緣的時(shí)間幾乎總是相同，實(shí)際上與等離子體邊緣主要的MHD活動(dòng)頻率一致。
 
研究人員隨后跟蹤了斑點(diǎn)信號(hào)和MHD活動(dòng)之間的相互關(guān)系，以測(cè)量所謂的“交叉相關(guān)系數(shù)”，研究用這個(gè)系數(shù)來(lái)評(píng)估2010年NSTX的一組實(shí)驗(yàn)。在這些實(shí)驗(yàn)中，大約有10%的實(shí)驗(yàn)表明這兩個(gè)變量之間存在顯著相關(guān)性。然后，科學(xué)家們分析了幾種可能的相關(guān)性原因，但沒(méi)有找到單一令人信服的解釋。為了理解和控制這一現(xiàn)象，必須進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和建模。
 
博科園｜研究/來(lái)自：普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室
研究發(fā)表期刊《等離子體物理》
DOI: 10.1063/5.0006515
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