I sökandet efter riklig ren energi, forskare runt om i världen tittar på fusionskraft, där isotoper av väte kombineras för att bilda en större partikel, helium, och frigör stora mängder energi i processen. För att fusionskraftverk ska vara effektiva, dock, forskare måste hitta ett sätt att utlösa övergången från låg-till-hög instängdhet, eller "L-H transition" för kort. Efter en L-H-övergång, plasmatemperaturen och densiteten ökar, producerar mer kraft.

Forskare observerar att L-H-övergången alltid är förknippad med zonflöden av plasma. Teoretiskt sett, zonflöden i ett plasma består av både ett stationärt flöde med en frekvens nära noll och ett som oscillerar med en högre frekvens som kallas geodesiskt akustiskt läge (GAM), som är en global ljudvåg av plasman. För första gången, forskare vid Hefei University of Technology har upptäckt GAM vid två olika punkter samtidigt i reaktorn. Denna nya experimentella uppställning kommer att vara ett användbart diagnostiskt verktyg för att undersöka fysiken för zonflöden, och deras roll i L-H-övergången. Forskarna rapporterar dessa fynd i en ny artikel publicerad i Plasmas fysik .

Zonflöden förekommer var som helst där det är turbulens, såsom inuti en fusionsanordning eller i en planets atmosfär. "De mest kända zonflödena i naturen kan vara de välkända jovianska bältena och zonerna, som får Jupiter att se ut som en färgstark, flerskiktstårta, sa Ahdi Liu, en författare på tidningen. I fusionsplasma, zonflöden är avgörande för att reglera turbulens och partikeltransport inom reaktorn. "Med den gradvisa förbättringen av diagnostisk teknik, zonflöden i fusionsplasma har blivit ett forskningscentrum under de senaste två decennierna, " sa Liu.

I dessa experiment, forskare använde Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), en magnetisk fusionsenergireaktor i Hefei, Kina. De installerade två dopplerreflektometrar på olika sidor av EAST, som kan upptäcka fluktuationer i turbulens och plasmadensitet med hög precision. Den detekterade GAM hade en tonhöjd på F, fem oktaver över mitten C.

Tidigare, forskare vid ASDEX-U, fusionsforskningsenheten vid Max Plank Institute of Plasma Physics, använde ett liknande system för att detektera GAM, men de mätte plasman på en enda plats, vilket gör installationen utsatt för störningar. "Denna nackdel är den främsta motivationen för att använda två uppsättningar dopplerreflektometrar, " Sa Liu. "Vi kunde "rena" GAM-informationen genom att jämföra de två platsernas mätningar."

Mätningarna vid de två punkterna stämde inte helt överens, som visar att varje reflektometer också plockade upp information från icke-zonala flöden. "Det är helt nödvändigt att extrahera exakt zonflödesinformation från flerpunktsmätning, " sa Liu. Med hjälp av båda måtten, de kunde tydligt visa att GAM interagerade med den omgivande turbulensen. Går framåt, forskarna ska vidare undersöka zonflödenas roll i turbulens och turbulenta transporter inom EAST.