Команда из Национального центра термоядерного синтеза DIII-D недавно применила другой подход к изучению этих трудноизмеримых частиц. Исследование показало многообещающие результаты, которые не только дали представление о физике самих частиц, но также могут привести к новым и надежным способам мониторинга и управления тем, насколько хорошо быстрые ионы содержатся в будущих реакторах.
«Это действительно захватывающее время для работы над проблемами такого рода в области термоядерной энергии», – сказала исследователь DIII-D Кэтрин Том. "Мировое сообщество по термоядерному синтезу набирает обороты на пути к выработке энергии, и каждое дополнительное понимание этих проблем, которое мы можем получить, приближает нас к этому пункту назначения."
Часть исследовательской задачи по измерению быстрых ионов заключается в суровых условиях окружающей среды в основе токамака, типа термоядерного реактора.
Хрупкие датчики, используемые в современных исследовательских токамаках, будут просто уничтожены в будущих термоядерных реакторах, которые будут иметь гораздо большую мощность. Команда DIII-D использовала прочный магнитный датчик и высокопроизводительные вычисления для захвата и интерпретации небольшого колебания, создаваемого в магнитном поле устройства этими быстрыми частицами. Эта флуктуация магнитного поля дает информацию о свойствах и поведении быстрых ионов и о том, как они взаимодействуют с плазменными волнами.
Следующим шагом для сообщества термоядерного синтеза будет использование полученных данных для расширения возможностей компьютерных моделей, которые интерпретируют поведение быстрых ионов на основе этих колебаний.
Как только модели станут более эффективными, их можно будет объединить с прочными магнитными датчиками в будущих реакторах большой мощности, чтобы обеспечить контроль в реальном времени условий, влияющих на быстрые ионы. Если эту петлю обратной связи удастся создать, быстрые ионы не только не повредят стенки токамака, но и могут быть использованы для более эффективного нагрева плазмы.