核融合炉のプラズマを急速冷却するネオン「タブレット」

量子科学技術研究所、量子科学技術研究所の日本人研究者グループ

核融合研究所は、核融合炉内にプラズマを溜め込む新しい方法を開発しました。水素と5%ネオンを混合したカプセルは、約1億°Cの温度でプラズマを効果的に冷却することを可能にし、「破裂」を防ぎます。

「ブレーク」とは、磁気の突然の停止です。内部が不安定な場合の高温プラズマの封じ込め。これは核融合炉にとって深刻な問題です。破壊により、高温プラズマがそれが含まれている領域の内面に入り、原子炉構造の損傷につながります。

対策として、科学者は方法を模索しています不安定の兆候が検出された場合のプラズマの強制冷却。物理学者は、理論モデルと実験測定を使用して、氷粒の周囲に形成される高密度プラズモイドのダイナミクスを再構築しました。彼らは、冷却システムに影響を与える物理的メカニズムを特定しました。

基本的な戦略として、10K以下の温度で凍結した氷水素ペレットを高温プラズマに注入します。添加された氷は表面から溶けて蒸発し、周囲の高温プラズマを加熱し、氷の周囲に低温・高密度のプラズマ層を形成します。 

純水素(中央)とネオン充填カプセルによるプラズマ冷却。画像:核融合科学研究所

このような低温、高密度のプラズモイドはベースプラズマと混合し、その温度はプロセスで低下します。しかし、純粋な水素の氷では、プラズモイドはビームから放出される前に放出されますターゲットプラズマと混合するため、高温プラズマを表面下深くで冷却するのに効果がありません。 

物理学の研究で、彼らは次のことを発見しました。ネオンをドープした水素を使用すると、プラズモイドの放出が抑制されました。さらに、実験により、ネオンがプラズマの効率的な冷却に有用な役割を果たすことが確認されています。

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