一个国际研究小组发现了一种控制聚变反应堆等离子体不稳定性大小的方法。 大的不稳定性会损坏反应堆，而小的不稳定性可能有助于从等离子体中去除废氦。 因此，该发现可为大型聚变反应堆的运行提供重要指导。
氢核在磁约束等离子体中的聚变可以提供大量环保能量。 然而，控制超热等离子体仍然是一个重大挑战。
在当前聚变实验中最广泛使用的环形托卡马克反应堆中，等离子体受到强磁场的限制。 这会在等离子体边缘和反应器壁之间产生陡峭的压力梯度。 如果边缘处的压力梯度太大，可能会导致称为边缘局部模式 (ELM) 的不稳定性。 它们会释放出大量粒子和能量，可能会对反应堆壁造成严重损坏。
这项最新研究由 乔治·哈勒 在维也纳技术大学。 为了研究产生 ELM 的条件，该团队在德国马克斯普朗克等离子体物理研究所的 ASDEX 升级托卡马克装置上进行了实验。
提高等离子体密度
他们发现，可以通过增加等离子体密度来避免大的 ELM，结果是更频繁地出现更小的 ELM。 除了造成更少的损坏外，小型 ELM 还可以帮助去除等离子体中的废氦。
JET的创纪录成绩和对聚变能的追求
该团队还发现，在高等离子体密度下，可以通过调整限制等离子体的磁场线的拓扑结构来控制 ELM 的出现。 在托卡马克装置中，这些场线围绕等离子体螺旋缠绕，这意味着它们施加的力在相对于压力梯度的方向上交替变化。 在等离子体的某些区域，这些力量会对抗不稳定，而在其他区域，这些力量会助长不稳定。 这种权衡可以通过不稳定性阈值来表征，它定义了创建 ELM 所需的最小压力梯度。
Harrer 及其同事发现，增加磁场的螺旋绕组会提高不稳定性阈值，从而减少 ELM 的产量。 此外，增加等离子体边缘的磁剪切会导致更大的不稳定性阈值。 磁切变是两条交叉磁场线之间的角度。
使用具有大压力梯度的等离子体会增加聚变反应堆的聚变能增益，但代价是 ELM 损坏的风险增加。 然而，小型 ELM 可用于排出废氦。 因此，必须对这些现象进行精细平衡，以优化未来聚变反应堆的运行。 这项最新研究为如何做到这一点提供了重要见解。
该团队在报告中报告了其发现 “物理评论快报”.
