新见解可以帮助控制聚变等离子体中的快速离子

2019-10-22 11:42:09 编辑：来源：

导读为了创建一个实用的聚变能反应堆，研究人员需要控制被称为快速离子的粒子。这些带电荷的氢原子的快速离子在与其他离子碰撞时提供了反应器的

为了创建一个实用的聚变能反应堆，研究人员需要控制被称为快速离子的粒子。这些带电荷的氢原子的快速离子在与其他离子碰撞时提供了反应器的大部分自热能力。但是它们也可以迅速逃脱用于限制它们的强大磁场，并使安全壳壁过热，从而造成损坏。

DIII-D国家核聚变设施的一个团队最近采用了另一种方法来研究这些难以测量的粒子。这项研究显示出令人鼓舞的结果，这些结果不仅使人们对粒子本身的物理现象有了深刻的了解，而且还可能导致监测和管理未来反应堆中快离子含量的可靠新方法。

DIII-D研究人员Kathreen Thome说：“面对聚变能中的这类挑战，这确实是一个激动人心的时刻。” “全球聚变社区正在加快能源输出的步伐，而我们对这些问题所产生的每一个额外的见解使我们更接近那个目的地。”

测量快速离子所面临的部分研究挑战在于托卡马克(一种聚变反应堆)中心的恶劣环境。当今的研究托卡马克中使用的精致传感器只会在未来的聚变反应堆中被破坏，而聚变反应堆的功率将更高。DIII-D小组使用坚固的磁传感器和高性能计算来捕获和解释由这些快速粒子在设备磁场中产生的小摆动。这种磁场波动(图1)提供了有关快速离子的特性和行为以及它们如何与等离子体波相互作用的信息。

聚变界的下一步将是使用生成的数据来扩展计算机模型的功能，该计算机模型基于这些摆动来解释快速离子的行为。一旦使模型更有效，就可以在未来的大功率反应堆中将其与坚固的磁传感器结合使用，以实时控制影响快速离子的条件。如果可以建立该反馈回路，则不仅可以防止快速离子损坏托卡马克壁，还可以将其用于更有效地加热等离子体。

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