Ett team av fusionsforskare lyckades bevisa att energiska joner med energi i mega -elektronvoltsintervall (MeV) är överlägset begränsade i en plasma för första gången i spiralformade system. Detta lovar alfa -partikel (heliumjon) -begränsning som krävs för att realisera fusionsenergi i en spiralformad reaktor.

Deuterium-tritiumreaktionen i en högtemperaturplasma kommer att användas i fusionsreaktorer i framtiden. Alfa -partiklar med 3,5 MeV energi genereras av fusionsreaktionen. Alfa -partiklarna överför sin energi till plasma, och denna alfa-partikeluppvärmning upprätthåller högtemperaturplasmatillståndet som krävs för fusionsreaktionen. För att förverkliga en sådan plasma, som kallas en brinnande plasma, de energiska jonerna i MeV -intervallet måste vara tätt begränsade i plasma.

Numeriska simuleringar förutsade de gynnsamma resultaten av MeV-jonbegränsning i en plasma i spiralformade system som har fördelen med steady-state-drift i jämförelse med tokamaksystem. Dock, demonstration av MeV -jonbegränsning genom experiment hade inte rapporterats. Nyligen, studien avancerade kraftigt genom ett MeV -jonbegränsningsexperiment som utfördes vid deuterium -drift av Large Helical Device (LHD), som ägs av National Institute for Fusion Science (NIFS), National Institutes of Natural Sciences (NINS), i Japan. Vid deuteriumplasma, 1 MeV-tritoner (tritiumjoner) skapas av deuteron-deuteron-fusionsreaktioner. Tritonerna har liknande beteende med alfapartiklar som genereras i en framtida brinnande plasma.

Forskargruppen som leds av biträdande professor Kunihiro Ogawa och professor Mitsutaka Isobe från NIFS har utfört MeV triton -fängelseexperiment i LHD. Tritonerna som är begränsade i plasma genomgår en sekundär reaktion och avger hög-energi neutroner genom fusionsreaktion med bakgrundsdeuteroner (deuteriumjoner). Forskargruppen utvecklade detektorn för selektiv mätning av de högenergiska neutronerna för att utvärdera prestanda för MeV-jonen. De högenergiska neutronerna mättes för olika magnetfältskonfigurationer. När magnetfältets axel förskjuts inåt, MeV -jonbegränsningen visar bättre prestanda. Resultatet från denna studie bevisar MeV -jonbegränsningskonceptet för första gången i spiralformade system. Detta lovar i sin tur att belysa alfa -partikelbegränsningen som krävs för att realisera fusionsenergi i en spiralformad reaktor.