近日，据创新新闻网报道，美国能源部旗下的普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的研究团队近期展示了一种新的方法，通过将两种传统技术结合应用，为管理聚变等离子体提供了更大的灵活性。这一研究成果是探索开发一系列用于发电的聚变等离子体管理技术的一部分。
尽管电子回旋电流驱动（ECCD）和共振磁扰动（RMP）这两种技术已被研究多年，但这是科学家们首次尝试将这两种技术结合使用，以增强对等离子体的控制力。
PPPL的研究物理学家、本研究的主要作者胡启明表示：“这是一个创新的思路。我们的研究还在进行中，但我们已在加深对这些技术潜在优势理解方面取得了显著进展。”该研究成果已发表于《核聚变》杂志。
聚变等离子体的功率输出是科学家们长期追求的目标。要实现这一目标，他们需要克服多个难题，其中包括如何有效控制等离子体粒子突发释放的压力，这种现象被称为边缘局域模式（ELM）。
胡启明解释说：“这些压力释放虽然有助于防止压力过大，但突发释放可能会带来危险。”
ELM不仅可能终止聚变反应，还可能损害聚变反应器的核心部件。因此，研究人员开发了多种策略试图避免这种情况。
PPPL的首席研究物理学家亚历山德罗·博托龙指出：“我们发现，使用共振磁扰动（RMP）来产生额外的磁场，是避免这些问题的有效方法。”
在托卡马克设备中，原始的磁场是环绕着环形等离子体设置的，包括沿外圈延伸的长磁场和穿过中心孔的短磁场。RMP产生的额外磁场穿透等离子体，形成椭圆形或圆形的磁岛。
等离子体中的“岛屿”通常被视为不利因素，若岛屿太大，则可能破坏等离子体的稳定性。然而，研究已表明，在特定条件下，这些岛屿可能起到积极作用。要创造这些岛屿，挑战在于产生足够大的RMP。此时，ECCD的作用就显得尤为重要。通过在等离子体边缘引入ECCD，可以降低产生岛屿所需的RMP电流量。
胡启明补充说：“我们的模拟加深了对这些互动的理解。当ECCD沿着等离子体中电流的方向添加时，岛屿的宽度会减小，压力基座会增加；反之，岛宽度增加，压力基座下降，或者促进岛屿的开放。”
值得一提的是，这项研究中ECCD被添加在等离子体的边缘而非常规的核心区域。
胡启明解释说：“通常人们认为在聚变等离子体的边缘引入局部ECCD较为风险，因为微波可能损害设备内部的组件。然而，我们的研究证明这种方法是可行的，并且显示出了极高的灵活性，这为未来设备的设计提供了新的可能性。”
这项模拟工作未来或将通过降低产生RMP所需的电流量，进而降低未来商业规模聚变发电设备的运行成本。
原文链接：
https://www.innovationnewsnetwork.com/combining-methods-to-successfully-manage-fusion-plasma/46441/