托卡马克是全球实现持续核聚变的努力中研究最广泛的技术之一。它们利用强磁场,将过热等离子体限制在环形内部,使原子核融合在一起并释放出大量能量。

研究核聚变反应堆内部的等离子体偏差

如果这种等离子体被限制得足够紧密,该过程将释放出足够的能量,使聚变反应无限期地进行下去。

这种方法面临的主要挑战之一是等离子体运动中发生的微小偏差,这些偏差是由托卡马克磁场线圈的缺陷或等离子体温度波动等因素引起的。为了纠正这些干扰,操作员必须尽可能准确地量化这些偏差。

在《基础等离子体物理学》上发表的一项分析中,巴西圣保罗大学的 Matheus Palmero 和 Iberê Caldas 对这种间歇性等离子体行为的特征进行了研究。

他们的工作为影响等离子体偏离预期运动时演变的不同因素提供了新的见解。将这些理论纳入实际的托卡马克操作可能是朝着期待已久的持续核聚变目标迈出的有希望的下一步。

在托卡马克装置中,波动的等离子体可以用“混合相空间”来描述:混沌与规则运动共存。帕尔梅罗和卡尔达斯在他们的论文中介绍了两项关于混合相空间特征的数值研究,这些研究解释了用于约束等离子体的磁场。

他们的第一种方法是识别混乱等离子体轨迹群中的重复模式,并利用这些模式找到等离子体产生的磁场线,这些磁场线与通常的排列方式有很大不同。第二种方法则侧重于这些磁场线在离开托卡马克之前的短暂动态。

通过深入了解托卡马克等离子体的演化,两人希望他们的方法能够提高研究人员对等离子体在混合相空间中的行为的理解。反过来,他们最终可能会开发出更有效地限制等离子体的先进新技术。