Недавно исследователи из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США пересмотрели старую идею: пузыри, называемые магнитными островками, которые образуются в ограничивающем магнитном поле, создают наблюдаемый предел плотности. Команда PPPL, возглавляемая Дэвидом Гейтсом с Роско Уайтом, Луисом Дельгадо-Апарисио и Диланом Бреннаном, обнаружила, что новая физика опрокинула десятилетия мысли о росте этих пузырей.
Новое исследование PPPL помещает эту физику в процесс, посредством которого острова охлаждаются примесями, которые паразитные частицы плазмы поднимаются со стенок токамака. Противодействовать этому охлаждению является нагрев, который исследователи закачивают в плазму. Но ученые обнаружили, что даже небольшое чистое охлаждение внутри островов может вызвать их экспоненциальный рост, что приведет к нарушению решающего тока, который проходит через плазму и дополняет магнитное поле, удерживающее горячий газ вместе.
В случае подтверждения экспериментом, результаты могут привести к шагам по преодолению барьера, также известного как «предел Гринвальда» в честь физика из Массачусетского технологического института Мартина Гринвальда, который вывел для него эмпирическое правило. Модель PPPL количественно воспроизводит эмпирический предел плотности Гринвальда.
Впереди еще исследования таких эффектов, как турбулентный перенос частиц, тепла и примесей, которые приводят к охлаждению плазмы. Изучение этих условий должно предоставить дополнительные доказательства того, что локальный баланс мощности внутри острова может служить очень точным предсказанием предела плотности.