新型等离子体逃逸机制可保护聚变容器免受过热影响

美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)、橡树岭国家实验室和国际热核聚变实验堆组织(ITER)的研究人员表示，商业规模反应堆中聚变等离子体产生的巨大废热对反应堆内部结构的破坏可能并不像曾经认为的那样大。

“这一发现从根本上改变了我们对聚变过程中热量和粒子在等离子体边缘两个至关重要区域之间传播方式的看法，”PPPL 管理首席研究物理学家 Choongseok Chang 说道，他领导了这一发现背后的研究团队。最近，一篇详细介绍他们工作的新论文发表在《核聚变》杂志上，此前该主题已发表多篇论文。

为了实现核聚变，托卡马克(一种容纳等离子体的环形装置)内部的温度必须超过 1.5 亿摄氏度。这比太阳中心的温度高 10 倍。容纳如此高温的物质是一项挑战，尽管等离子体大部分被磁场隔离在内表面之外。这些磁场将大部分等离子体限制在称为核心的中心区域，形成一个环形环。

然而，一些粒子和热量会从受限等离子体中逸出，并撞击面向等离子体的物质。PPPL 研究人员的新发现表明，从托卡马克内部核心等离子体中逸出的粒子与托卡马克的碰撞面积比以前认为的要大，从而大大降低了损坏的风险。

过去基于物理学和当今托卡马克实验数据的研究表明，废热将集中在托卡马克壁上被称为偏滤器板的非常窄的带上。偏滤器专门用于去除燃烧等离子体产生的废热和颗粒，对托卡马克的性能至关重要。

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