En ny metod samlar in ljus som avges av plasma på grund av interaktion med en injicerad neutral deuteriumstråle och överför ljuset till spektrometrar. Utsläppen på grund av deuterium isoleras genom att ställa in spektrometrarna på resten av våglängden för en synlig deuteriumspektral linje. (a) Teamet simulerade processen som ledde till det uppmätta spektrumet för var och en av de diagnostiska siktlinjerna (grå) för att korrigera för olika effekter på mätningen. (b) Jämförelser mellan det korrigerade deuterium och vanligt uppmätta kolrotation visar stora skillnader nära plasmakanten. Upphovsman:Shaun Haskey, Princeton Plasma Physics Laboratory
För första gången, forskare mäter rotationen av huvudplasma (deuterium) i kanten av en fusionsanordning. Nya spektroskopiska mätningar i kombination med toppmodern spektroskopisk simulering gjorde denna mätning möjlig. Den observerade rotationen vid plasmakanten är väsentligt högre än man tidigare trott baserat på mätningar av orenhetselement i plasma.
Den högre rotationen är potentiellt goda nyheter för ITER och framtida reaktorer. Varför? Plasmarotation är fördelaktigt för fusionsprestanda genom att förbättra både stabilitet och inneslutning. Framtida forskning kommer att använda dessa mätningar för att utveckla förbättrade teorier om plasmaflödet i fusionsreaktorer.
Forskare från Princeton Plasma Physics Laboratory arbetar med DIII-D National Fusion Facility, i samarbete med forskare vid General Atomics och University of California at Irvine, gör nya direkta mätningar av bulkplasma (deuteriumjon) flöde nära gränsen för heta fusionsplasma. Metoden är ett genombrott. Tidigare, forskare drog slutsatsen att huvuddelen av plasma flödade baserat på flödet av föroreningar. Dock, flödet av föroreningar är inte en tillförlitlig guide nära kanten av plasma. De spektroskopiska mätningarna av deuteriumrotation avslöjar att plasmaflödeshastigheten kan vara betydligt högre än beräkningar baserade på flödet av kolföroreningar i plasma. Teamet erhöll de nya mätningarna efter att ha installerat ny optik för att samla in ljuset från deuteriumjoner som avlyssnar de neutrala strålarna och utför beräkningsintensiva 3D-simuleringar som möjliggör kvantitativ tolkning av det komplexa flerkomponents fotoemissionsspektrum.
Den direkta mätningen av bulkplasmaflödet ger forskare oöverträffad information om mekanismen för flödesgenerering i fusionsplasma. Rotation är fördelaktigt vid fusionsplasma, och nuvarande experiment genererar ofta rotation genom injektion av neutrala strålar som snurrar upp plasma. Dock, en fusionsreaktor kommer att ha en relativt svag källa till yttre momentum, så det är särskilt viktigt att förstå mekanismen för observerat självgenererat flöde och dess konsekvenser i framtida reaktorer, som ITER. Det faktum att plasmaflödet i bulk är högre än förväntat baserat på föroreningsmätningar är potentiellt goda nyheter för ITER eftersom mindre externt genererat flöde kan behövas för att uppnå samma plasmaflöde.
