物理学家刚刚展示了如何克服聚变发电机效率的巨大障碍

产生的能量持有潜力巨大作为一种清洁且几乎无限的能源，但在它成为现实之前还需要克服许多障碍——科学家们可能刚刚克服了另一个障碍。

一种名为“鸣叫”的不需要的聚变现象的新模型使专家们更好地了解了这种现象是如何发生的以及如何阻止它发生。

随着未来聚变反应堆建设工作的继续进行，这些知识值得公共领域了解。

这些发现适用于一种特定的环形聚变反应堆设计，称为“核聚变反应堆”。tokamak，就像那个人一样在 ITER 建造在法国南部。 这些反应堆依靠外部磁场和移动等离子体自身的扭动磁性之间的微妙平衡来保持整个聚变过程的顺利进行。

“对于任何聚变装置的工作，你需要确保其中的高能粒子被很好地限制在等离子体核心内，”物理学家维尼修斯·杜阿尔特说来自普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）。

“如果这些粒子漂移到等离子体的边缘，就无法维持使聚变发电成为现实所需的稳态燃烧等离子体。”

当高能等离子体波的频率发生变化时，就会发生啁啾声，导致能量和热量逸出，并可能对托卡马克的侧面造成损坏。 由于研究人员进行了高度详细的三维计算机模拟，这种行为背后的一些机制已经被确定。

模型显示等离子体核心中快速移动的粒子撞击流过电离气体的波动波。 当这种情况发生时，会形成团块，并朝等离子体流的边缘移动。

令人欣慰的是，这些模型与之前的模拟相符，尽管新的研究为反应堆内部实际发生的情况增加了额外的深度和细节。 最终的影响是降低托卡马克的效率，当您尝试启动并运行下一代电源时，这并不是您真正想要的。

“如果你理解它，你就能找到在没有它的情况下操作聚变设施的方法，”物理学家罗斯科怀特说。

科学家们试图用托卡马克和其他核聚变设计来模仿太阳上发生的反应——这是一个不小的挑战。 如果我们做对了，这种将两个原子核融合成一个的过程将为我们提供一种利用水和盐这样简单的东西来发电的方法，并且几乎不产生废物。

虽然这个想法很棒，让它发挥作用距离实现可靠、负担得起且人人都能使用的方式还有一段路要走。 尽管如此，人们还是希望聚变能能够为电网做出贡献。未来10年。

研究人员开发的模拟和软件处理工具是为这项工作定制的——比如“建造一台显微镜”捕捉怀特的话中的一种特定现象，并且将来可以再次使用相同的模型来进一步分析和改进托卡马克设计。

“这项研究中开发的工具使我们能够一睹托卡马克中复杂的、自组织的鸣叫动态。”杜阿尔特说。

该研究发表在等离子体物理学。