極めて重要な発見は、核融合発電炉の進歩における大きな前進を示唆する

研究者らはアルフベン波を利用してトカマク核融合装置の暴走電子を減衰させており、フランスのITERなど将来の核融合エネルギープロジェクトに大きな影響を与えている。

プリンストン大学プラズマ物理研究所の Zhang Liu 率いる科学者 (PPPL）は、トカマク核融合装置内の乱流によって引き起こされる暴走電子の損傷を軽減するための有望なアプローチを明らかにしました。 このアプローチの鍵は、独自のジャンルを活用することでした プラズマ 1970年にノーベル賞を受賞した天体物理学者ハンス・アルベンにちなんで名付けられた波。

アルフベン波は、トカマク炉内の高エネルギー粒子の閉じ込めを緩め、一部を逃がし、ドーナツ型装置の効率を低下させることが長い間知られていました。 しかし、Zhang Liu とゼネラル・アトミックス、コロンビア大学、PPPL の研究者らによる新たな発見により、暴走電子の場合に有用な結果が明らかになりました。

素晴らしい循環プロセス

科学者らは、このような緩みによって高エネルギー電子が雪崩となってトカマクの部品に損傷を与える前に散乱または飛散する可能性があることを発見した。 このプロセスは驚くほど循環的であることが判明しています。逃走者は不安定性を生み出し、アルフベン波を引き起こし、雪崩の形成を防ぎます。

「これらの発見は、不活化実験におけるアルフベン波の直接観察について包括的な説明を提供します」と、PPPLの研究者であり、発見を詳述した論文の筆頭著者であるリュー氏は述べた。 物理的なレビューレター。 「結果は、これらのパターンと暴走電子の生成との間に明確な関連性があることを示しています。」

チャン・リウさん。 クレジット: エル・スタークマン

研究者らは、観察されたこれらの相互作用の回路に関する理論を推測しました。 この結果は、ゼネラル・アトミックス科学省が運営するエネルギー省トカマク施設である国立核融合施設DIII-Dで実施された実験での脱出実験とよく一致した。 この理論は、オークリッジ国立研究所にあるサミット スーパーコンピューターでも検証され、肯定的であることが証明されました。

「Zhang Liuの研究は、逃げる電子のプールのサイズが、逃げる電子自体によって引き起こされる不安定性によって制御できることを示しています」とPPPLの理論責任者のフェリックス・パラ・ディアスは述べた。 「彼の研究は、固有の不安定性によって暴走電子による損傷を自然に軽減するトカマク設計につながる可能性があるため、非常に興味深いものです。」

熱焼入れ

乱流は、核融合反応に必要な数百万度の温度の急激な低下から始まります。 「熱消失」と呼ばれるこれらの滴は、地震によって引き起こされる地滑りと同様の地滑り雪崩を引き起こします。 「乱気流の制御はトカマクの成功にとって大きな課題だ」とリュー氏は語った。

核融合反応では、軽い元素がプラズマ（自由電子とイオンと呼​​ばれる原子核で構成される高温の荷電状態の物質）の形で結合し、太陽や星に電力を供給する巨大なエネルギーが放出されます。 したがって、乱流と電子の暴走のリスクを軽減することは、プロセスを再現するように設計されたトカマク施設に独特の利点をもたらすことになる。

したがって、乱流と電子の暴走のリスクを軽減することは、プロセスを再現するように設計されたトカマク施設に独特の利点をもたらすことになる。

核融合エネルギーは、再生可能エネルギー源を補完する持続可能なエネルギーの極めて重要な源となり得る。 世界最大の核融合実験「ITER」が現在フランスで建設されている。 クレジット: ITER

新しいアプローチは、核融合エネルギーの実用化を実証するためにフランスで建設中の国際トカマクであるITERプロジェクトの進捗に影響を与える可能性があり、核融合発電所の開発における大きな一歩となる可能性がある。

「私たちの発見は、電子の暴走を軽減するための新しい戦略を生み出す道を開くものです」とLiu氏は語った。 現在計画段階にあり、3 つの研究センターが驚くべき成果をさらに発展させることを目的とした実験的なキャンペーンが行われています。