Blobs的物理：在等离子体融合反应器中发现到边缘湍流的惊喜链接

时间：2021-09-24 18:52:09 来源：

图像显示螺旋磁场波动在NSTX Tokamak边缘。

Blob可以在融合反应所需的等离子体中造成严重破坏。这种泡沫状湍流在融合等离子体的边缘膨胀，从边缘排出热量，限制了甜甜圈形融合设施中融合反应的效率，称为“tokamaks”。美国能源部的研究人员（DOE）普林斯顿等离子物理实验室（PPPL）现在已经发现了令人惊讶的毛坯与磁场波动的相关性，该磁场限制了装置芯中的等离子体燃料融合反应。

理解的新方面

进一步调查这种相关性及其在磁熔融反应堆的热量丧失中的作用将有助于在地球上产生融合能量，为太阳和恒星提供动力。“这些结果为我们对Tokamak中的等离子体边缘热量损失的理解增加了一个新方面，”物理学家斯图尔特Zweben，铅作者认为编辑被选为特色文章。“这项工作也有助于我们对Blobs物理学的理解，这有助于预测Tokamak融合反应堆的性能。”

融合反应以等离子体的形式结合光元素 - 由自由电子和原子核组成的热，充电状态，占可见宇宙的99％ - 以产生大量的能量。科学家正在寻求创造和控制融合在地球上作为安全，清洁，几乎无限的电力的源。

PPPL研究人员去年发现了2010年在PPPL的全国球员实验（NSTX）上进行的实验（NSTX）的实验时发现了令人惊讶的链接 - 今天的全国球形托鲁斯实验 - 升级（NSTX-U）的先行者。磁场中的斑点和波动，称为“磁性信息动力学（MHD）”活动，在所有Tokamak中发展，传统上被视为彼此独立。

惊喜线索

相关联的第一个线索是大斑纹的轨迹的醒目规律，其在2015年和2016年分析的实验中大致行进步枪子弹的速度。这种斑点通常随机移动在托卡马克等离子体边缘所谓的“刮擦层”，但在某些情况下，所有大斑点都以几乎相同的角度和速度行进。此外，等离子体边缘处的每个大斑的外观之间的时间几乎始终是相同的，并且与等离子体边缘中的显性MHD活性的频率几乎相当一致。

然后，研究人员跟踪了诸如彼此相关的BLOB和MHD活动的诊断信号，以测量所谓的“互相关系数”，它们用于评估一组2010 NSTX实验。发现这些实验中的大约10％在两个变量之间显示出显着的相关性。

科学家们分析了几种可能的相关原因，但可以发现没有一个引人注目的解释。为了了解和控制这种现象，Zweben表示，必须进行进一步的数据分析和建模 - 或许是等离子体纸的中文学的读者。

参考：S.J. Zweben，E. D.Fredrickson，J.R.Myra，M.Podestà和5月12日F. Scotti，2020年5月12日，S.Modstà和F. Scotti。
10.1063/5.0006515

对这项工作的支持来自DOE科学办公室，在劳伦斯利弗莫尔国家实验室的主持下进行了部分研究。

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