Wissenschaftler lösen zwei der größten Probleme der Fusionsenergie gleichzeitig

Was die Studie zeigt

Die Eliminierung Konfinement galt lange als eine der wesentlichen Hürden für zukünftige Fusionsreaktoren. In der neuen Studie haben die Forscher die Injektion leichter Verunreinigungsgase im EAST-Tokamak präzise gesteuert, um den DTP-Betriebszustand zu erzeugen.

Durch eine genaue, Echtzeit-Anpassung der Gaszufuhr gelang es ihnen, eine teilweise Entkopplung am Divertor zu erreichen, ohne die Stabilität des Plasmas zu gefährden. Unter diesen Bedingungen sank die auf die Divertorplatten auftreffende Wärme erheblich, und die ELMs wurden vollständig unterdrückt.

Gleichzeitig stieg die Elektronentemperatur im Pedestal, was die Energieeinschlussqualität verbesserte. Die Kombination aus teilweiser Entkopplung und einem geschlossenen Divertor-Design ermöglichte die effektive Einfangung und Entfernung neutraler Teilchen. Dadurch wurde die Abkühlung am Plasmarand verringert und der Temperaturgradient verstärkt.

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Der steilere Gradient löste Mikroturbulenzen aus, insbesondere temperaturgradientgetriebene gefangene Elektronenmoden. Diese transportieren Wärme und Teilchen natürlicherweise nach außen. Dieser Prozess begrenzte den Druckaufbau im Pedestal, verhinderte die Entstehung öglichte einen stabilen Hochleistungs-Betrieb des Plasmas für etwa eine Minute.

Laut den Forschern weist diese Arbeit einen vielversprechenden Weg auf, um die Kontrolle der Divertor-Wärme mit einem effizienten Plasmakonfinement in Einklang zu bringen. Damit wird eine langjährige Herausforderung in der Entwicklung der Fusionsenergie adressiert.