通用原子与加州大学在核聚变约束方面取得重要突破

日前，美国橡树岭国家实验室(ORNL)发布新闻，通用原子公司与加州大学的研究人员采用ORNL的Frontier超级计算机开展研究，发现了改善聚变约束的新线素。

改进托卡马克聚变反应堆中超热等离子体的约束一直是核聚变领域的研究热点与难题。一种常用的方法是中性束注入(NBI)，NBI使用强烈的粒子束将等离子体加热到1.5亿摄氏度，以便发生聚变。除了加热等离子体外，这束粒子还使等离子体在托卡马克的腔室内旋转。这种旋转被普遍认为可以提高约束质量。近日，通用原子公司与加州大学的新研究结果打破了传统认识。科研人员使用通用原子公司的开源CGYRO旋转运动代码以及能源部的DIII-D国家聚变设施的数据，模拟了等离子体旋转对离子和电子的影响，对边缘区域的离子-电子相互作用展开研究。结果发现，当考虑离子和电子之间的相互作用时，旋转可以增加整体湍流水平，从而降低约束质量。这与之前认为的旋转会减少由离子引起的湍流不一致。这些发现为未来的聚变研究提供了新的视角，也表明超级计算为科研人员在理解复杂物理现象方面发挥着关键作用。