创造高效、自我维持的聚变能量需要很好地限制等离子体中的热量。等离子体限制受到湍流引起的粒子和能量损失的限制。一项新的分析使用了强大的超级计算机来研究这种湍流。

该研究检查了氢燃料离子的缓慢、大规模运动与电子的快速、小规模运动之间的复杂相互作用。研究发现，在优化聚变反应堆所需的条件下，这种所谓的“多尺度湍流”主要造成托卡马克实验边缘区域的热损失。

该论文发表在《等离子体物理与受控聚变》杂志上。

以前的模拟主要集中在由氢燃料离子的大规模运动驱动的湍流。计算的最新进展使新的模拟成为可能，可以将氢离子的空间和时间尺度与更轻的电子的更小空间尺度和更快时间尺度耦合起来。氢离子比电子重 1800 倍。

在这项研究中，科学家们使用世界上最强大的计算机之一，位于能源部用户设施橡树岭领导计算设施的 Summit 超级计算机，首次模拟了托卡马克装置边缘的等离子体湍流，捕获了多- 尺度离子-电子相互作用。该团队包括来自通用原子公司和加州大学圣地亚哥分校的研究人员。模拟准确地预测了 DIII-D 托卡马克实验中测得的热损失。研究结果表明，小电子尺度的湍流可能成为托卡马克边缘热损失的主要驱动因素。

等离子体湍流会限制聚变反应堆的性能。研究人员知道，托卡马克 等离子体的边缘区域在设置整体能量限制方面起着关键作用。新的超级计算机模拟提供了急需的边缘湍流预测。这将有助于聚变科学研究人员设计具有最佳聚变性能的下一代聚变反应堆，例如 ITER。

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：湍流边缘电子