Logo
Cover

Пилообразные колебания температуры и плотности плазмы, которые периодически происходят в термоядерных реакторах, могут вступать во взаимодействие с другими факторами нестабильности и становиться причиной прекращения реакции. Ученые из Принстонской лаборатория плазменной физики разобрались в этом механизме, который они назвали «пульсацией магнитного потока».

14516

Механизм пульсации потока ограничивает ток в ядре плазмы и помогает магнитному полю сдерживать раскаленный, заряженный газ, который активирует реакцию. Это не дает току стать достаточно сильным, чтобы запустить пилообразную нестабильность, пишет EurekAlert.

Физик Изабель Кребс вместе с двумя коллегами провела компьютерное моделирование этого процесса и описала механизм пульсации магнитного потока в журнале Physics of Plasmas.

В ходе моделирования пульсация магнитного потока развивалась по «гибридным» сценариям, находящимся между стандартными режимами, включающими H-mode и L-mode, и по продвинутым сценариям, когда плазма действует в устойчивом состоянии. Оказалось, что в гибридных сценариях ток в ядре плазмы оставался ровным, хотя давление плазмы было достаточно высоким.

Это сочетание создает так называемый квази-перестановочный режим, который действует как миксер, перемешивающий плазму и деформирующий магнитное поле.

Этот «миксер» порождает мощный эффект, поддерживающий ровное течение тока и предотвращающий появление пилообразной нестабильности.

Похожий процесс поддерживает магнитное поле, защищающее Землю от космического излучения, только в качестве «миксера» тут выступает расплавленный металл в железном ядре планеты.

Как показала компьютерная модель, такой механизм способен сам себя регулировать. Если пульсация потока становится слишком сильной, ток ядро плазмы остается «чуть ниже порога пилообразной нестабильности», говорит Кребс. Это позволяет удерживать температуру и плотность плазмы от колебаний вверх и вниз.

Гибридный сценарий может пригодиться для предотвращения этих перепадов во время будущих масштабных экспериментов в международном термоядерном реакторе ITER, считают ученые.

Недавнее открытие физиков SLAC National Laboratory поможет ускорить разработку новых материалов для термоядерных реакторов. С помощью сверхбыстрой камеры и мощного микроскопа они смогли заснять процесс плавления золота лазером в пикосекундах. Теперь ученые смогут наблюдать поведение материалов в экстремальных условиях.