In hun voortdurende zoektocht om een reeks methoden te ontwikkelen voor het beheer van plasma, zodat het kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken in een proces dat bekend staat als fusie, hebben onderzoekers van het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) laten zien hoe twee oude methoden kunnen worden gecombineerd om meer flexibiliteit te bieden.
Hoewel de twee methoden – bekend als elektronencyclotronstroomaandrijving (ECCD) en het toepassen van resonante magnetische verstoringen (RMP) – al lang worden bestudeerd, is dit de eerste keer dat onderzoekers hebben gesimuleerd hoe ze samen kunnen worden gebruikt om verbeterde plasmacontrole te verkrijgen. P>
"Dit is een soort nieuw idee", zegt Qiming Hu, onderzoeksfysicus bij PPPL en hoofdauteur van een nieuw artikel gepubliceerd in Nuclear Fusion over het werk, dat ook experimenteel is aangetoond. "De volledige mogelijkheden worden nog onderzocht, maar ons artikel doet uitstekend werk bij het vergroten van ons begrip van de potentiële voordelen."
Uiteindelijk hopen wetenschappers fusie te gebruiken om elektriciteit op te wekken. Ten eerste zullen ze verschillende hindernissen moeten overwinnen, waaronder het perfectioneren van methoden voor het minimaliseren van uitbarstingen van deeltjes uit het plasma die bekend staan als edge-localized modes (ELM's).
"Van tijd tot tijd laten deze uitbarstingen een beetje druk los omdat het te veel is. Maar deze uitbarstingen kunnen gevaarlijk zijn", zegt Hu, die voor PPPL werkt bij de DIII-D National Fusion Facility, een DOE-gebruikersfaciliteit gehost door General Atomics. DIII-D is een tokamak, een apparaat dat magnetische velden gebruikt om een fusieplasma in de vorm van een donut op te sluiten. ELM's kunnen een fusiereactie beëindigen en zelfs de tokamak beschadigen. Daarom hebben onderzoekers veel manieren ontwikkeld om deze te vermijden.
"De beste manier die we hebben gevonden om ze te vermijden is door resonante magnetische verstoringen, of RMP's, toe te passen die extra magnetische velden genereren", zegt PPPL-hoofdonderzoeksfysicus Alessandro Bortolon, een van de co-auteurs van het artikel. P>
Magnetische velden genereren eilanden, microgolven passen ze aan
De magnetische velden die aanvankelijk door de tokamak werden aangelegd, winden zich rond het torusvormige plasma, zowel langs de lange weg – rond de buitenrand, als over de korte weg – vanaf de buitenrand en door het centrale gat. De extra magnetische velden die door de RMP's worden gecreëerd, reizen door het plasma en vlechten als een rioolsteek. Deze velden produceren ovale of cirkelvormige magnetische velden in het plasma, de zogenaamde magnetische eilanden.