Po raz pierwszy odkryto turbulencje szybko poruszającej się plazmy

Stworzenie elektrowni termojądrowej wymaga uwięzienia plazmy w polu magnetycznym o temperaturze ponad 100 milionów stopni Celsjusza. Ponadto należy długo utrzymywać ten stan.

Korzystając z niezależnie opracowanych narzędzi pomiarowych, naukowcy z National Institutes of Natural Sciences (NINS) w Japonii, we współpracy z University of Wisconsin, USA, odkryli po raz pierwszy na świecie, że niepokojenie Porusza się szybciej niż ciepło, gdy ciepło ucieka do plazmy w dużym urządzeniu śrubowym (LHD).

Jedną z cech tego zaburzenia jest zdolność przewidywania zmian temperatury plazmy. Oczekuje się, że przyszłe obserwacje zaburzeń doprowadzą do opracowania systemu kontroli temperatury plazmy w czasie rzeczywistym.

Turbulencja zaburza plazmę, powodując przemieszczanie się ciepła z ograniczonej plazmy na zewnątrz, obniżając temperaturę plazmy. Aby sprostać temu wyzwaniu, konieczne jest zrozumienie właściwości cieplnych i turbulencji plazmy. Jednak perturbacja plazmy jest tak złożona, że ​​nie mamy jej jeszcze pełnego zrozumienia. Ruch powstałych turbulencji w plazmie nie jest szczególnie dobrze poznany. Wymaga czujników zdolnych do pomiaru czasowej ewolucji mikrozaburzeń z dużą czułością i niezwykle wysoką rozdzielczością czasoprzestrzenną.

W plazmie może tworzyć się „bariera”, która zapobiega przenoszeniu ciepła z centrum na zewnątrz. Bariera tworzy silny gradient ciśnienia w plazmie i generuje turbulencje. Profesor nadzwyczajny Naoki Kenmochi i jego grupa badawcza opracowali sposób na przełamanie tej bariery poprzez opracowanie struktury pola magnetycznego.

Profesor Kinmoshi PowiedziałA „Ta metoda pozwala nam skoncentrować się na cieple i turbulencjach, które płyną z dużą siłą, gdy bariery zostaną przełamane, i szczegółowo zbadać ich relacje. Fale elektromagnetyczne Przy różnych długościach fal mierzyliśmy zmieniającą się temperaturę, strumień cieplny elektronów i perturbacje mikromilimetrowe z najwyższą na świecie dokładnością. Wcześniej wiedziano, że ciepło i turbulencje poruszają się w przybliżeniu jednocześnie z prędkością 5000 kilometrów na godzinę, czyli z grubsza prędkością samolotu. Jednak ten eksperyment doprowadził do pierwszego na świecie wykrycia turbulencji poprzedzających ciepło z prędkością 40 000 kilometrów na godzinę. Prędkość tych turbulencji jest zbliżona do prędkości pocisku”.

„Te badania znacznie pogłębiły naszą wiedzę na temat zaburzenia w plazma fuzyjna. Nowa właściwość turbulencji, polegająca na tym, że porusza się ona znacznie szybciej niż ciepło w plazmie, sugeruje, że możemy być w stanie przewidzieć zmiany temperatury plazmy, obserwując predykcyjną turbulencję. W przyszłości na tej podstawie spodziewamy się opracować metody kontrolowania temperatury plazmy w czasie rzeczywistym”.

Numer czasopisma:

1. Kinmochi, N, Ida, K, Takizawa, T. i in. Poprzednia reprodukcja impulsów turbulencji po zdarzeniach lawinowych w magnetycznie ograniczonej plazmie. Sci Rep 12, 6979 (2022). DOI: 10.1038 / s41598-022-10499-z