京都大学先进能源研究所与哈尔科夫研究所和马克斯普朗克等离子体物理研究所合作,利用低频微波功率制造出适合聚变密度的等离子体。研究小组已经确定了等离子体产生的三个重要步骤:闪电样气体击穿、初步等离子体产生和稳态等离子体。在没有对准Heliotron J磁场的情况下爆炸微波,产生了一种放电,将电子从原子中剥离出来,产生了特别密集的等离子体。
该研究的主要作者尤里·维克托罗维奇·科夫通尽管在当前的俄乌战争中被迫撤离了哈尔科夫物理与技术研究所,但他仍继续与京都大学合作,利用微波制造稳定的等离子体。
获得合适的等离子体是利用核聚变所承诺的巨大能量的障碍之一。
等离子体——离子和电子的汤——必须保持在合适的密度、温度和持续时间,以便原子核融合在一起,以实现所需的能量释放。
其中一种方法是使用大型甜甜圈形状的装置,该装置带有强大的磁铁,内含等离子体,同时仔细排列的微波发生器加热原子混合物。
现在,京都大学先进能源研究所与哈尔科夫研究所和马克斯普朗克等离子体物理研究所合作,利用低频微波功率制造出适合聚变密度的等离子体。
研究小组已经确定了等离子体产生的三个重要步骤:闪电样气体击穿、初步等离子体产生和稳态等离子体。这项研究正在使用Heliotron J位于京都大学南京都宇治校区的先进能源研究所(Institute of Advanced Energy)最新一代的实验性聚变等离子体设备。
“最初,我们没有预料到这些现象在Heliotron J中,但惊讶地发现等离子体在没有回旋共振的情况下形成,”小组组长Kazunobu Nagasaki解释说。
基于几十年的经验,长崎的团队正在探索Heliotron J中的聚变等离子体放电。
该团队将2.45 ghz微波功率的强烈脉冲注入原料气中。家用微波炉也以同样的频率运行,但Heliotron J的功率大约是它的10倍,而且集中在几个气体原子上。
“出乎意料的是,我们发现在没有对准Heliotron J磁场的情况下爆炸微波会产生一种放电,将电子从原子中剥离出来,并产生特别密集的等离子体,”长崎说。
“我们非常感谢我们的同事能够继续支持这项研究,尽管乌克兰发生了战争。我们关于这种利用微波放电产生等离子体的方法的发现可能会简化未来的聚变研究。”
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