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核聚變等離子湍流現象是重要啟示,科學家將調整核聚變實驗思路

2023-01-01由 宇宙與科學 發表于 林業

等離子體現象是什麼

物理學家們發現,在類似ITER的裝置(法國正在建設的大規模聚變實驗)中,等離子體邊緣可能會出現湍流增強現象。以前我們湍流增強會降低核聚變的效能,但是,新的研究資料表明,ITER邊緣湍流實際上可以改善ITER的核聚變效能。

核聚變等離子湍流現象是重要啟示,科學家將調整核聚變實驗思路

研究表明,即使ITER不能完全抑制等離子體邊緣的湍流,核心溫度和聚變效率輸出實際上也會增加。如果湍流區域被沒有湍流的絕緣層完全包圍,則會發生這種情況。

湍流是在託卡馬克反應堆中實現聚變的障礙之一,聚變反應堆(如ITER)將需要抑制等離子體邊緣的湍流,以防止過多的熱損失反應發生。

抑制湍流的邊緣附近的邊緣傳輸屏障很關鍵,該屏障的作用類似於熱水管周圍的隔熱層,可以防止過多的熱損失。

最近的理論研究表明,在大型聚變裝置(如ITER)中,邊緣傳輸(或絕緣)層的形成可能會更加困難。這是因為等離子流中的梯度效應會破壞湍流,並且預期更大尺寸的聚變等離子流會更弱。

DIII-D託卡馬克中的實驗表明,可以形成較寬的邊緣運輸障礙物,並在運輸障礙物內部包含湍流。DIII-D中湍流增強的區域與弱電場梯度的區域重合,這是基於抑制長波長湍流所需的電場剪下量的理論考慮所預測的。湍流增強的作用是使邊緣溫度分佈區域性變平。但是其實只要邊緣傳輸屏障圍繞湍流增強的區域,隔熱效果就會提高,該結果對諸如ITER的大規模聚變反應堆具有影響。