美国能源部下属普林斯顿等离子体物理实验室的科学家Fatima Ebrahimi证实，在核聚变的等离子体中生成稳定电流的新方法。
一直以来，科学家们正试图在地球上复制为太阳和恒星提供能量的核聚变效应，以求获得取之不尽、用之不竭的能源来发电。然而，在可控核聚变装置“托卡马克”（tokamak）内促成核聚变反应的一个障碍是，在等离子体中产生的、有助于生成约束磁场的电流是脉冲的，而非连续的。这种沿托卡马克中心向下传播的电磁脉冲，将难以让聚变能量实现稳态。据美国“物理学组织网”11月18日消息称，为了解决这个问题，物理学家们开发了一种被称为瞬态的“同轴螺旋注入”（coaxial helicity injection，简称CHI）的技术来生成非脉冲电流。此外，美国能源部下属普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的物理学家Fatima Ebrahimi最近采用高分辨率的数据模拟实验对这项技术的实用性进行了探索论证。研究结果表明，CHI能够在体积更大、功率更强的托卡马克中持续地产生电流，从而生成稳定的核聚变等离子体。
介绍该研究成果的论文近日刊发在《等离子物理学》杂志上，该论文的第一作者Ebrahimi介绍道：“对于托卡马克中所有由电流驱动的系统来说，稳定性是最重要的要求。如果等离子是稳定的，你就可以生成更多电流，促成更多核聚变，并长时间地维持该效应。”模拟实验结果还证实，在未来的托卡马克中，当等离子体粒团在等离子体中行进时，会产生导致封闭磁场的电流。另外，实验进一步表明，即便是受到三维不稳定性的冲击，等离子体也能保持完整。
在未来，Ebrahimi计划对CHI启动过程进行模拟，同时涵盖更多关于等离子体的物理学效应，而这将为进一步优化该过程提供新见解，并助力研发下一代设备。Ebrahimi展望道：“虽然这会更难，但是这些模拟实验显示，CHI是一种可靠的电流驱动技术，当它被配以更强的磁场时，它可以应用于世界各地的核聚变设施。”
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编译：朱明逸
审稿：alone
责编：张梦
期刊来源： 《等离子体物理学》
期刊编号： 1070-664X
原文链接：
https://phys.org/news/2019-11-scientist-current-fusion-plasmas.html
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