Utmaningen med fusionsenergi är ofta lika med att fånga - och hålla - blixtnedslag i en flaska. Analogin är lämplig. Blixtnedslag och en fusionsenergiplasma har mycket gemensamt. Likheter inkluderar mycket höga temperaturer, massiva elektriska laddningar, och extremt komplex vätskedynamik. Forskare vid DIII-D National Fusion Facility fann en annan egenskap som delas mellan de två typerna av plasma:en udda elektromagnetisk våg som kallas en visselpipa. Om deras teorier stämmer, whistler -upptäckten kan hjälpa till att bättre förstå flyktiga elektroner i tokamaker. Det kan till och med hjälpa till att kontrollera dessa destruktiva partiklar.

Runaway -elektroner är ett viktigt bekymmer för framtida stora tokamak -enheter som ITER. Dessa elektroner måste dämpas på grund av deras potential att orsaka betydande skador på väggarna i plasmainstängande tokamaker. Forskare vid DIII-D och andra fusionsanläggningar undersöker metoder för att kontrollera flykt. Medan mycket arbete återstår att göra, teamet tror att det finns ett sätt att injicera whistlers i ett plasma för att kontrollera skenande elektroner. Visslarna skulle blöda energi från partiklarna, vilket gör dem mindre benägna att springa iväg.

I mer än ett sekel har mystiska elektromagnetiska vågor som förekommer naturligt i jordens jonosfär – vanligtvis orsakade av blixtar – har upptäckts över telefonlinjer, antenner, och satelliter. De namngavs visselpipor på grund av deras karakteristiska tidsvarierande frekvenser, som är omisskännliga när signalerna omvandlas till ljud.

Teoretiker har i åratal förutspått att visselpipor kan existera i en tokamak, men experimenterade kunde aldrig direkt observera vågorna. Nyligen, dock, ett team på DIII-D genererade extremt diffusa plasma med ett lågt magnetfält som gav den karaktäristiska visslingen av de elektromagnetiska svängningarna. Det är, forskare vid DIII-D kunde för första gången mäta förekomsten av whistlervågor i en tokamak. Forskarna tror att visselpiporna drivs av flyktiga elektroner.

Runaway -elektroner utvecklas på grund av en ovanlig egenskap hos plasma - ett kollisionsmotstånd som minskar med ökande hastighet. Detta gör att energiska elektroner som finns i närvaro av ett elektriskt fält i en tokamak kan fritt accelerera till höga energier. Flyktiga elektroner i fusionsreaktorer når bara en terminalhastighet när de närmar sig ljusets hastighet, enligt Einsteins relativitetsteori. Dessa elektroner kallas sålunda förflyttade elektroner.

För att illustrera det egendomliga med denna egenskap, om fallskärmshoppare upplevde samma fenomen, Att hoppa ur ett flygplan skulle alltid vara dödligt, eftersom fallskärmshopparen är beroende av att öka motståndet med ökande hastighet för att ge en terminalhastighet.

Om stora flöden av skenande skulle fly plasman i en fusionsreaktor, de kan orsaka skador på de omgivande väggarna. Whistlers kan spela en roll för att reglera genereringen och utvecklingen av skenande elektroner. DIII-D-experimenten visar att whistlervågor som drivs av flyktiga elektroner modifierar de runaways på ett sådant sätt att de omdirigerar en del av deras energi.

En liknande idé utforskas i jonosfäriska studier av visslervågor. Riktade energiska elektronkomponenter finns också i jonosfären och kan skada satelliter. Whistler-vågor förutspås mildra dessa effekter på ett sätt som liknar det som utforskas i tokamaks. Whistlers spelar också en viktig roll i rymdvädret och regleringen av jordens Van Allen -bälten. DIII-D-experimenten ger det första direkta beviset på att sådana vågor finns i en tokamak och öppnar ett spännande nytt utforskningsfält som kan ha avgörande betydelse för ITER och andra stora tokamaker.