science >> Wetenschap >  >> Fysica

Het eerste experimentele bewijs van de voortplanting van plasmaturbulentie

(links) Er is geen of weinig turbulentie vanwege de temperatuurgradiënt van bijna nul binnen het halvemaanvormige magnetische eiland. (rechts) Turbulentie plant zich sneller voort in het magnetische eiland dan de hittepuls. Krediet:Dr. Katsumi Ida

Bij het streven naar fusie-energie, Over de hele wereld wordt er onderzoek gedaan naar de opsluiting van magnetische velden van plasma op hoge temperatuur. In een plasma op hoge temperatuur, er is een temperatuurgradiënt. Wanneer de temperatuurgradiënt steil wordt, turbulentie ontstaat. Omdat de gebieden met een hoge temperatuur en de gebieden met een lage temperatuur door de turbulentie worden gemengd, de kerntemperatuur kan niet effectief worden verhoogd. Dus, onderzoek naar het opwekken en onderdrukken van turbulentie wordt over de hele wereld uitgevoerd op experimentele apparaten van magnetisch opgesloten plasma (tokamaks en spiraalvormige apparaten). Het was erg moeilijk om te onderscheiden waar en hoe turbulentie zich voortplant in een plasma. Onderzoekers hebben voorspeld dat turbulentie zich uitbreidt naar andere regio's, een fenomeen genaamd "turbulentievoortplanting, " maar dit is niet experimenteel waargenomen.

De onderzoeksgroep van professor Katsumi Ida en professor Tatsuya Kobayashi van de National Institutes of Natural Sciences (NINS), National Institute for Fusion Science (NIFS) en medewerkers van de Verenigde Staten hebben onderzoek gedaan naar de voortplanting van turbulentie in de Doublet III-D tokamak van General Atomics, in de Verenigde Staten. Ze gebruikten de zogenaamde "warmtepulsmodulatiemethode" in het Large Helical Device (LHD) bij NIFS om turbulentie te meten in een speciaal gebied dat het "magnetische eiland" wordt genoemd. " waar turbulentie theoretisch niet zou moeten worden gegenereerd omdat er geen temperatuurgradiënt is. Ze ontdekten dat de turbulentie bestaat in het magnetische eiland, en plant zich sneller voort naar het centrum van het magnetische eiland, dat het O-punt wordt genoemd, dan de gemoduleerde temperatuurverandering. Dus, de onderzoekers observeerden voor het eerst de voortplanting van turbulentie.

De resultaten zijn gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven . In de toekomst, de onderzoekers zullen doorgaan met het verbeteren van hoogwaardig plasma door meer kennis te vergaren over het onderdrukken van turbulentie.

Een warmtepuls wordt ongeveer bij de genormaliseerde kleine straal x=0,0 gegenereerd. Platte blauwe lijn betekent geen temperatuurgradiënt binnen het magnetische eiland (x=0.6?0.8). Turbulentie (in rood) plant zich sneller voort dan de hittepuls. Krediet:Dr. Katsumi Ida

(boven) Idee tot nu toe:om de turbulentie in een plasmagebied met hoge temperatuur te onderdrukken, dacht men dat de turbulentie in een groot gebied zou moeten worden onderdrukt. (onder) Nieuw idee:er wordt gedacht dat de voortplanting van turbulentie nodig is om te onderdrukken. Krediet:Dr. Katsumi Ida