דרך לשלוט בגודל חוסר היציבות בפלזמה של כורי היתוך התגלתה על ידי צוות בינלאומי של חוקרים. חוסר יציבות גדול יכול להזיק לכור, בעוד שאי יציבות קטנה עשויה להוכיח שימוש להסרת פסולת הליום מהפלזמה. לכן, התגלית יכולה לספק הדרכה חשובה להפעלת כורי היתוך בקנה מידה גדול.
היתוך של גרעיני מימן בפלזמה מוגבלת מגנטית יכול לספק כמויות אדירות של אנרגיה ידידותית לסביבה. עם זאת, השליטה בפלזמה הסופר חמה נותרה אתגר משמעותי.
בכורי טוקאמק בצורת סופגניה בשימוש הנפוץ ביותר בניסויי היתוך נוכחיים, פלזמה מוגבלת בשדות מגנטיים חזקים. זה יוצר שיפועים תלולים בין קצה הפלזמה לדפנות הכור. אם שיפוע הלחץ בקצה גדול מדי, זה יכול להוביל לאי יציבות הנקראות edge localized modes (ELMs). אלה פולטים התפרצויות של חלקיקים ואנרגיה שעלולים לגרום לנזק חמור לדפנות הכור.
המחקר האחרון הזה הובל על ידי גאורג הרר באוניברסיטה הטכנית של וינה. כדי לחקור את התנאים היוצרים ELMs, הצוות ביצע ניסויים ב-ASDEX Upgrade tokamak במכון מקס פלנק לפיזיקת פלזמה בגרמניה.
הגברת צפיפות הפלזמה
הם מצאו שניתן למנוע ELMs גדולים על ידי הגדלת צפיפות הפלזמה, התוצאה היא ELMs קטנים יותר המופיעים בתדירות גבוהה יותר. מלבד גרימת פחות נזק, ELMs קטנים יכולים לעזור להסיר פסולת הליום מהפלזמה.
תוצאת השיא של JET והחיפוש אחר אנרגיית היתוך
הצוות גם מצא שבצפיפות פלזמה גבוהה, ניתן לשלוט בהופעת ELMs על ידי התאמת הטופולוגיה של קווי השדה המגנטי המגבילים את הפלזמה. בטוקאמק, קווי השדה הללו מתפתלים בסליל סביב הפלזמה, כלומר הכוחות שהם מקנים מתחלפים בכיוון ביחס לשיפוע הלחץ. באזורים מסוימים של הפלזמה, הכוחות פועלים נגד חוסר יציבות ואילו באזורים אחרים הכוחות מעודדים אי יציבות. ניתן לאפיין את הפשרה הזו על ידי סף חוסר יציבות, המגדיר את שיפוע הלחץ המינימלי הדרוש ליצירת ELMs.
הרר ועמיתיו גילו שהגדלת הפיתול הסליל של השדה המגנטי הגבירה את סף אי היציבות - ולכן הפחיתה את ייצור ה-ELM. כמו כן, הגדלת הגזירה המגנטית בקצה הפלזמה הובילה לסף חוסר יציבות גדול יותר. הגזירה המגנטית היא הזווית בין שני קווי שדה מגנטי חוצים.
שימוש בפלזמה עם שיפוע לחץ גדול מגביר את רווח אנרגית ההיתוך של כור היתוך, כאשר הפשרה היא סיכון גובר לנזק ELM. עם זאת, ELMs קטנים יכולים להיות שימושיים להוצאת פסולת הליום. כתוצאה מכך, תופעות אלו חייבות להיות מאוזנות היטב כדי לייעל את פעולתם של כורי היתוך עתידיים. המחקר האחרון הזה מספק תובנות חשובות כיצד ניתן לעשות זאת.
הצוות מדווח על ממצאיו ב מכתבי סקירה פיזית.
