将聚变等离子体转向稳定性

NSTX中融合等离子体的稳定性图。蓝色稳定，红色不稳定。随着等离子体降低碰撞并随时间增加旋转，它转变为不稳定区域。

聚变能量产生装置中的等离子体是加热到数百万度的气体，其可以携带数百安培的电流。这些超级等离子体必须通过使用强磁场远离容纳它们的真空容器的材料表面。当气体变得不稳定时，它可以接触腔室的壁，快速冷却等离子体并破坏聚变反应。这种破坏可能会损害未来聚变生产设备的墙壁。博士。来自哥伦比亚大学的Jack Berkery和Steve Sabbagh在美国能源部的普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)工作，已经开发出一种避免这些不稳定性的潜在方法。

融合科学家以前认为使等离子体旋转可以稳定等离子体，但Sabbagh和Berkery发现旋转和稳定之间存在更复杂的联系。一些等离子体在旋转太快时会变得不稳定，而其他等离子体则可以在较低的旋转速率下保持稳定。当等离子体旋转保持在有利的范围内时，在磁场中来回反弹的带电等离子体颗粒实际上可以从旋转运动中窃取一些能量，这有助于稳定等离子体。类似的稳定性条件适用于粒子碰撞和相互反弹的频率，这种属性称为碰撞。Berkery和Sabbagh发现，在未来的聚变等离子体中发现的碰撞性降低并不一定导致稳定性降低，

利用这些想法，科学家们开发了一种“稳定性图”，可以实时监测等离子体 - 以1/1000秒的分辨率 - 来确定它是否稳定以及它是否接近不稳定。如果您知道等离子体的旋转速度和碰撞速度，您可以使用稳定性图来查看等离子体是否稳定，如附图所示，用于PPPL国家球形环面实验的实验。红色区域不稳定，蓝色区域稳定。当等离子体随时间演变时，由地图上的箭头指示，其碰撞性降低并且其旋转增加。这些变化导致等离子体变得不稳定，并且等离子体的限制丧失，破坏了聚变反应。