När det gäller plasmavindar i en tokamak, forskare letar alltid efter Goldilocks -lösningen - en som är helt rätt. Vindar som är för höga eller för låga kan minska plasmaeffektiviteten. Forskare vid DIII-D National Fusion Center använder en ny typ av bildbehandling för att få vinden att röra sig i precis rätt hastighet. Plasmavindar kallas vanligare flöden. Forskare använder koherensavbildning för att bättre förstå jonernas hastigheter i flödet. Resultaten hjälper till att designa effektiva avgaslösningar. Dessa lösningar kommer att förbättra fusionsplasmaprestanda och höja effektiviteten.

Flöden med hastigheter över 40 kilometer/sekund kan transportera värme och partiklar långa sträckor i gränsplasma för en fusion tokamak. När dessa flöden går för fort, eller om de blir stillastående, de kan skada plasmaprestanda genom att tillåta ansamling av föroreningar. Att karakterisera både föroreningar och main-jonflöden med koherensavbildning ger större rumsliga detaljer än tidigare metoder. Det möjliggör den detaljerade modell/experimentjämförelse som behövs för att förbättra modeller. Förutom större rumsliga detaljer, bilddatauppsättningarna ger insikter om extremt varma och högpresterande plasma. Forskare kan använda datamängderna för att undersöka komplexa 3D-flöden.

Coherence imaging mäter rött- och blåskiftat utsläpp från joner som strålar ut i det synliga spektret genom att kombinera en interferometer med en snabb kamera. De resulterande bilderna används för att beräkna hastigheten i hela kamerans synfält. De resulterande datauppsättningarna riktmärker sofistikerad vätskemodellering av tokamaks plasmadivor.

I den här studien, forskare jämförde 2-D heliumjonhastigheter i avskrapningsskiktet och avledningsregionerna i DIII-D tokamak med toppmoderna vätskemodelleringssimuleringar med hjälp av en sofistikerad kod. Hastigheten för enstaka laddade heliumjoner som reser längs magnetfältlinjer förutspåddes väl av modellen i området nära avledarplattan där He+ är den dominerande jonen, och elektron-fysik dominerar momentumbalansen. Längre uppströms, där dubbelladdat helium (He2+) är den huvudsakliga jonarten och jonfysiken blir viktigare, vätskemodellering underskattar hastigheten med en faktor 2 till 3. Dessa resultat indikerar att bättre förståelse krävs för att förutsäga jonpopulationens beteende under dessa utmanande förhållanden och att det fortfarande finns mycket att lära om jons roll i tokamak -avledaren.