Fysiker, som forskar i fusionskraft vid Princeton Plasma Physics Laboratory i USA, verkar ha fått viktiga nya inblickar i plasmans virvelrörelser. Rörelser som i sin tur bidrar till värmeförluster i tokamaken. Förståelsen om hur fusionsplasmer förlorar värme är avgörande fråga eftersom ju mer plasman kan behålla sin värme desto verkningsfullare kan en fusionsreaktor bli.
Livet i en subatomär partikel kan vara hektiskt. De laddade atomkärnorna och elektronerna som ilar runt i den donut-formade fusionsmaskinen, även kallad tokamaken, är ständigt i rörelse. Medan denna aktivitet hjälper till att producera fusionsreaktioner vars främsta uppgift är att alstra fram nytt slags elektrisk kraft, kan de uppkomna virvelrörelserna samtidigt hämma nödvändiga fusionsreaktioner.
Dessa nya upptäckter kan förbättra prestandan även för ITER, det multinationella fusionskraftprojektet som just nu byggs i södra Frankrike. Nu när man vet orsaken till värmeförlusten kan forskarna ta itu med problemet.
Forskningsresultaten bygger på det faktum att plasmans centrum blir mycket varmare än ytterdelarna när fusionsreaktorn är i drift och tokamaken körs. Turbulensen tenderar till att driva joner och elektroner från plasmans heta centrala del mot kanten, precis på samma sätt som varmare vatten på botten av en tekanna har benägenhet för att blanda sig med det svalare vattnet längst upp, som därmed hindrar vattnet eller plasman från att bli lika varmt som den annars skulle kunna bli.
Följaktligen skapade forskarna en metod som kallas för ”high density gradient”, ungefär ”högdensitetslutning” på svenska, genom att förändra plasmans densitet snabbt från hög vid centrum till låg i kanter. Därmed höjdes värmen i plasman generellt innan värmen i ytterdelarna började läcka ut.
Resultaten av denna forskning har publicerats i en serie skrifter, med den senaste i ”Fysik av plasmer” i december 2015. Inledande observationer rapporterades i Physical Review Letters i 2011 och i fysik av plasmer i 2012. Forskningen stöddes av DOE Office of Science.
