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  • 的压力分布的横截面被示出在两个不同的托卡马克等离子体配置(托卡马克圆环的中心是这些左侧)。的放电具有在芯(黄色)高压力降低至在边缘低压(蓝色)。研究人员在DIII-d国家融合设施实现反向d等离子体的相当大高压操作。

    的压力分布的横截面被示出在两个不同的托卡马克等离子体配置(托卡马克圆环的中心是这些左侧)。的放电具有在芯(黄色)高压力降低至在边缘低压(蓝色)。研究人员在DIII-d国家融合设施实现反向d等离子体的相当大高压操作。

    图像:亚历山德罗MARINONI / MIT PSFC

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转向融合的“d转”

的压力分布的横截面被示出在两个不同的托卡马克等离子体配置(托卡马克圆环的中心是这些左侧)。的放电具有在芯(黄色)高压力降低至在边缘低压(蓝色)。研究人员在DIII-d国家融合设施实现反向d等离子体的相当大高压操作。

研究科学家的Alessandro MARINONI表明反转传统等离子体成形为聚变反应提供了更大的稳定性。


记者联系

伊拉威尼尔·萨比亚
电子邮件: subbiah@mit.edu
电话:617-680-0959
核科学与工程

试图复制太阳的电力能源生产在地球上挑战了融合的研究人员数十年。一个路径到无穷无碳能量集中在加热和托卡马克,其中利用磁场来保持湍流等离子体的环形真空室内部并远离壁循环约束等离子体的燃料。融合的研究人员已经青睐轮廓这些托卡马克等离子体成三角形或d的形状,与d从圆环的中心,这允许等离子体承受装置除了圆形形状更好内部的巨大的压力拉伸远的曲率。

通过研究科学家领导 亚历山德罗MARINONI 澳门太阳城最新网站等离子科学和聚变中心(PSFC)和最大奥斯汀,德克萨斯大学奥斯汀大学的研究人员在中 DIII-d民族融合设施 已经发现有前途的证据表明,扭转等离子的常规形状托卡马克室可以创建发生融合更稳定的环境,即使在高压下。该 研究结果发表 在 物理评论快报和等离子体物理学.

MARINONI先用“反向-D”形状,也被称为试验“负三角形”,而在洛桑联邦理工学院,瑞士追求他的TCV托卡马克博士学位。在TCV团队能够表明负三角形有助于减少等离子体湍流,从而增加了约束,一键维持聚变反应。

“不幸的是,在那个时候,TCV是不具备在与离子温度接近于电子的,高血浆压力下运作”指出MARINONI,“所以我们不能追究那些对聚变等离子体条件直接相关的制度。”

米兰之外的成长过程中,MARINONI通过早期的激情天体物理现象,黑洞的奥秘引人注目学前教育迷上开发的融合产生了兴趣。

“这是令人着迷的,因为黑洞可以捕获光。当时我还只是个小孩子。因此,我无法弄清楚,为什么光可以通过黑洞施加的引力考虑到地球上没有像有史以来发生困“。

因为他的成熟,他加入了当地的业余天文俱乐部,但最终决定黑洞将是一个爱好,而不是他的职业。

“我的工作是将尝试通过核裂变或聚变产生能量;这就是为什么我就读于米兰理工大学核工程项目的原因。”

在意大利和瑞士的研究后,MARINONI抓住机会加入PSFC与圣地亚哥DIII-D托卡马克合作,物理学澳门太阳城最新网站教授的指导下, MIKLOS p要么kolab。作为一个博士后,他利用澳门太阳城最新网站的相位衬度成像诊断测量DIII-d等离子体密度波动,之后继续在那里工作的PSFC研究科学家。

最大奥斯汀,读取来自TCV负三角形结果后,决定探索在DIII-d托卡马克运行类似的实验,以确认负三角形的稳定作用的可能性。用于实验的建议,奥斯汀联手MARINONI和他们一起设计并进行了实验。

“在DIII-d的研究小组正在对几十年历史的假设,说:” MARINONI。“人们普遍认为,在负三角形等离子体不能保持足够高的等离子压力是相关的能源生产,因为宏观尺度磁水电的话会产生并破坏等离子体。MHD是一个理论管辖的导电流体,如等离子体宏稳定性-dynamics(MHD)的不稳定性。我们想表明,在适当的条件下反向d形状可以维持稳定的MHD在足够高的压力等离子体以适合于融合发电厂,在某些方面比的d形甚至更好“。

而d形等离子体是标准配置,他们有自己的挑战。它们是由高浓度的湍流,从而阻碍他们实现必要的经济融合的高压水平的影响。研究人员已经通过创建其中湍流通过大流量剪切抑制,从而使内部区域以达到更高的压力等离子体边界附近的狭窄层解决了这个问题。在这个过程中,但是,陡的压力梯度开发在外部等离子体层,使等离子体易受不稳定性称为边缘局域模,如果足够强大,将驱逐建成等离子体能量的实质部分,从而损坏托卡马克室壁。

DI-D被设计用来创建d形等离子体的挑战。 MARINONI称赞的DIII-d对照组“的工作很难找出一种方式来运行这种不寻常的反向d形状的等离子体。”

努力得到了回报。 DIII-d研究人员能够表明,即使在更高的压力,反向d形状是在等离子体芯减少湍流,因为它是在低压环境TCV一样有效。尽管之前的假设,DIII-d表明,在反转三角形的等离子体可以维持适合于基于托卡马克融合电厂的压力水平;此外,他们可以这样做,而不需要创建接近边缘,这将导致机器损坏边缘局域模陡峭的压力梯度。

MARINONI和他的同事正计划未来的实验,以进一步证明在一个更加融合的功率相关的磁拓扑这种方法的潜力的基础上,“改行”托卡马克概念。他曾试图与相反的结构试验,以其他感兴趣的国际托卡马克。

“由于硬件问题,只有少数托卡马克可以创建负三角形等离子体;托卡马克像DIII-d,不是设计在负三角形产生等离子体,需要一个显著的努力产生这种等离子体的形状。尽管如此,从事全世界聚变界更充分地建立在这种形状的好处数据库是很重要的。”

MARINONI期待在研究将采取DIII-d的球队。他回顾了他的介绍托卡马克,这已经成为他研究的重点。

“当我第一次了解托卡马克我想,“哦,爽!它开发新的能量来源,是免费的碳是很重要的!”这就是我如何在融合结束了“。

这项研究是由美国赞助科学的聚变能科学的能源办公室的部门,用他们的DIII-D民族融合的设施。


主题: 等离子科学和聚变中心, 科学学院, 工程学院, 聚变, 能源, 物理, 合作, 研究, 核科学与工程

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