核聚變是碳依賴能源最有吸引力的替代品之一。然而,盡管經過多年的研究和磁約束方法的穩(wěn)步進展,在大型反應堆中利用核聚變產生的能量仍然存在許多科學挑戰(zhàn)。最先進的磁聚變裝置尚無法實現可持續(xù)的聚變性能,這需要超過億開爾文的高溫和對不穩(wěn)定性的充分控制,以確保在數十秒的數量級上實現穩(wěn)態(tài)運行。
有鑒于此,韓國首爾國立大學核工程系Y.-S. Na等人報告了在韓國超導托卡馬克高級研究設備上進行的實驗,該設備產生了滿足上述大部分要求的等離子體聚變方案。由于穩(wěn)定核心等離子體湍流的大量快離子,本文產生了溫度為1億開爾文的等離子體,持續(xù)時間長達 20秒沒有等離子體邊緣不穩(wěn)定性或雜質積累。
通過使用低密度的內部運輸屏障(ITB)來避免具有不利B × ?B零方向的轉向等離子體配置中的H模式轉變。低等離子體密度與適中的操作輸入功率相結合,是通過保留高比例的快離子來建立這一制度的關鍵。
新區(qū)域中存在豐富的快離子,它們在限制增強中起著重要作用。然而,FIRE可能并不意味著快離子完全決定了復雜聚變等離子體系統中的所有限制特性。現仍然需要通過進一步的非線性旋回動力學模擬和集成建模,找到一個詳細的物理機制來解釋快速離子如何影響性能改進,包括與其他效應(如 Ti/Te、磁剪切、緯向流動等)的協同作用。
參考文獻
A sustained high-temperature fusion plasma regime facilitated by fast ions
DOI: 10.1038/s41586-022-05008-1
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05008-1