ความไม่เสถียรของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นสามารถปรับให้เหมาะสมได้โดยการปรับความหนาแน่นของพลาสมาและสนามแม่เหล็ก

วิธีการควบคุมขนาดของความไม่เสถียรในพลาสมาของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันได้รับการค้นพบโดยทีมนักวิจัยนานาชาติ ความไม่เสถียรขนาดใหญ่สามารถสร้างความเสียหายให้กับเครื่องปฏิกรณ์ได้ ในขณะที่ความไม่เสถียรเพียงเล็กน้อยสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์ในการกำจัดฮีเลียมของเสียออกจากพลาสมา ดังนั้น การค้นพบนี้สามารถให้คำแนะนำที่สำคัญสำหรับการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันขนาดใหญ่

การหลอมรวมนิวเคลียสของไฮโดรเจนในพลาสมาที่กักด้วยสนามแม่เหล็กสามารถส่งพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมจำนวนมหาศาลได้ อย่างไรก็ตาม การควบคุม superhot plasma ยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญ

ในเครื่องปฏิกรณ์โทคามัครูปโดนัทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการทดลองฟิวชันในปัจจุบัน พลาสมาถูกจำกัดโดยสนามแม่เหล็กแรงสูง สิ่งนี้สร้างการไล่ระดับความดันที่สูงชันระหว่างขอบของพลาสมาและผนังเครื่องปฏิกรณ์ หากการไล่ระดับความดันที่ขอบมากเกินไป อาจนำไปสู่ความไม่เสถียรที่เรียกว่าโหมดเฉพาะที่ขอบ (ELM) การระเบิดของอนุภาคและพลังงานเหล่านี้สามารถก่อให้เกิดความเสียหายอย่างร้ายแรงต่อผนังเครื่องปฏิกรณ์ได้

การศึกษาล่าสุดนี้นำโดย จอร์จ แฮร์เรอร์ ที่มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเวียนนา เพื่อศึกษาเงื่อนไขที่สร้าง ELM ทีมงานได้ทำการทดลองที่ ASDEX Upgrade tokamak ที่ Max Planck Institute for Plasma Physics ในเยอรมนี

เพิ่มความหนาแน่นของพลาสมา

พวกเขาพบว่าสามารถหลีกเลี่ยง ELM ขนาดใหญ่ได้โดยการเพิ่มความหนาแน่นของพลาสมา ผลลัพธ์คือ ELM ขนาดเล็กที่เกิดขึ้นบ่อยขึ้น เช่นเดียวกับการสร้างความเสียหายน้อยลง ELM ขนาดเล็กสามารถช่วยกำจัดฮีเลียมของเสียออกจากพลาสมา

ทีมงานยังพบว่าที่ความหนาแน่นของพลาสมาสูง การเกิดขึ้นของ ELM สามารถควบคุมได้โดยการปรับโทโพโลยีของเส้นสนามแม่เหล็กที่จำกัดพลาสมา ในโทคามัก เส้นสนามเหล่านี้จะหมุนวนเป็นเกลียวรอบๆ พลาสมา ซึ่งหมายถึงแรงที่พวกเขาส่งสลับกันในทิศทางที่สัมพันธ์กับการไล่ระดับความดัน ในบางพื้นที่ของพลาสมา กองกำลังจะต่อต้านความไม่แน่นอนในขณะที่ในพื้นที่อื่นๆ กองกำลังจะกระตุ้นให้เกิดความไม่มั่นคง การแลกเปลี่ยนนี้สามารถกำหนดได้ด้วยเกณฑ์ความไม่เสถียร ซึ่งกำหนดระดับแรงดันขั้นต่ำที่จำเป็นในการสร้าง ELM

Harrer และเพื่อนร่วมงานพบว่าการเพิ่มขดลวดของสนามแม่เหล็กช่วยเพิ่มเกณฑ์ความไม่เสถียร และทำให้การผลิต ELM ลดลง นอกจากนี้ การเพิ่มแรงเฉือนแม่เหล็กที่ขอบของพลาสมาทำให้เกิดความไม่เสถียรที่มากขึ้น แรงเฉือนแม่เหล็กคือมุมระหว่างเส้นสนามแม่เหล็กสองเส้นที่ตัดกัน

การใช้พลาสมาที่มีการไล่ระดับความดันขนาดใหญ่จะเพิ่มพลังงานฟิวชันที่เพิ่มขึ้นของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน โดยที่การแลกเปลี่ยนคือความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของความเสียหายของ ELM อย่างไรก็ตาม ELM ขนาดเล็กสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์ในการขับฮีเลียมของเสีย เป็นผลให้ปรากฏการณ์เหล่านี้ต้องมีความสมดุลอย่างละเอียดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันในอนาคต งานวิจัยล่าสุดนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับวิธีดำเนินการดังกล่าว

ทีมงานรายงานการค้นพบใน จดหมายทางกายภาพความคิดเห็น.