Физики заинтересованы в CHI, потому что он может создавать часть сложной паутины магнитных полей, которая контролирует сверхгорячую плазму внутри токамаков. Один из компонентов этого полотна состоит из больших магнитов в форме буквы «D», которые окружают токамак и проходят через отверстие в его центре.
Другой компонент создается центральным электромагнитом, известным как соленоид, который индуцирует ток внутри плазмы, который создает другой набор магнитных полей. Эти поля в сочетании с полями, создаваемыми магнитами в форме буквы «D», образуют закручивающийся вихрь, который не позволяет плазме касаться стенок токамака.
Однако в будущих токамаках — особенно компактных сферических токамаках, таких как NSTX-U — может не хватить места для соленоидов. CHI может быть идеальным вариантом для таких токамаков, потому что он вообще не требует соленоидов. Во время CHI силовые линии или петли магнитного поля вводятся в вакуумную емкость токамака через отверстия в дне емкости. Затем силовые линии расширяются, заполняя пространство сосуда, как воздушный шар, надувающийся воздухом, пока петли не подвергаются процессу, известному как магнитное пересоединение, и закрываются. (Подумайте о том, как связать надутый шар.) Вновь образованные замкнутые силовые линии индуцируют ток в плазме.
Выполняя моделирование, Эбрахими обнаружил, что сужение той части магнитной петли, которая проходит в токамак через пол, может привести к закрытию 70 процентов силовых линий по сравнению с 20-30 процентами без такого сужения. «Впервые мы видим большой объем закрытия во время компьютерного моделирования», — сказала она. Количество закрывающихся силовых линий важно, потому что чем больше силовых линий замыкается, тем больше ток, протекающий через плазму, и тем сильнее магнитные поля, удерживающие плазму на месте.«Полученные данные помогают нам понять, как получить максимальный пусковой ток в NSTX-U», — сказал Эбрахими. «Это прямое применение исследования.
Но теперь у нас также есть понимание некоторых основных физических явлений: какова физика процесса воссоединения? Как на самом деле линии замыкаются?»
Моделирование также способствует развитию термоядерной энергии. «Можем ли мы создать и поддерживать достаточно большой магнитный пузырь в токамаке, чтобы поддерживать сильный электрический ток без соленоида?» — спрашивает Эбрахими. «Результаты показывают, что« да, мы можем это сделать »».