Управление этими нестабильностями приводит к более высоким температурам внутри токамаков и, следовательно, к более эффективным процессам термоядерного синтеза. Исследование было опубликовано в августовском выпуске журнала Plasma Physics and Controlled Fusion и профинансировано Министерством энергетики США (Fusion Energy Sciences).
«Контроль и подавление нестабильностей помогает улучшить удержание быстрых ионов и характеристики плазмы», — сказал Крамер, физик-исследователь из лаборатории. "Вы хотите максимально подавить альфвеновские волны, чтобы быстрые ионы оставались в плазме и помогали ее нагревать."
Команда собрала данные из экспериментов, проведенных в рамках Национального эксперимента со сферическим тором (NSTX) в PPPL до того, как токамак был недавно модернизирован.
Затем они провели моделирование плазмы на компьютерном кластере PPPL.
Моделирование показало, что внешние магнитные возмущения могут блокировать рост альфвеновских волн.
Возмущения уменьшают градиент или разницу в скорости ионов, когда они приближаются к токамаку. Этот процесс успокаивает возмущения в плазме. «Если вы уменьшите градиент скорости, вы можете предотвратить возбуждение волн», — отмечает Крамер.
Моделирование также показало, что магнитные возмущения могут успокаивать альфвеновские волны, которые уже сформировались. Возмущения изменяют частоту колебаний плазмы так, чтобы она соответствовала частоте волны. «Плазма поглощает всю энергию волны, и волна перестает вибрировать», — сказал Крамер.
Кроме того, моделирование показало, что при применении к токамакам с относительно слабыми магнитными полями внешние магнитные возмущения могут напрямую вытеснять быстрые ионы из плазмы, вызывая охлаждение плазмы.