JET 托卡馬克(左)和 MAST 球形托卡馬克裝置中的等離子體(右)。

對無限清潔能源的需求促使科學家探索高效的聚變反應堆設計。現在，世界上最先進的托卡馬克裝置已經實現了穩定的氘氚等離子體，這將有助于確定未來準確的聚變反應堆設計。

由歐洲聯合環面 (JET) 進行的新氘氚實驗提供了未來聚變反應堆所期望的獨特特性。這些特性包括在低等離子體旋轉條件下存在高能離子。

實驗還發現，一些與反應堆相關的等離子體條件可能非常有益。實驗表明，帶狀流的強烈影響在減少湍流能量傳輸方面發揮著關鍵作用。

等離子體為未來的托卡馬克反應堆提供了綜合解決方案

所獲得的等離子體為未來的托卡馬克反應堆提供了綜合解決方案。研究結果還表明，未來 DT 等離子體條件下的能量約束將得到改善。

該研究旨在為氘-氚等離子體的特性提供確鑿證據。研究人員表示：“我們表明，在能量約束和穩定性方面，氘-氚等離子體具有非常好的特性。由于與氘中相同的條件相比，氘-氚中的能量

約束更好，因此獲得了基線反應堆等離子體中預期的約束類型。”

對于電子來說，傳輸過程中的能量損失很低

具體來說，對于電子而言，傳輸過程中的能量損失很低，這使得溫度可以達到約 1.1 億 K。對于離子而言，根據《自然》雜志發表的研究，當觀察到高能離子產生的不穩定性時，氘-氚中的核心熱傳輸與氘相比顯著降低。

研究人員聲稱，JET 中探索了幾種等離子體配置和氘氚濃度，以涵蓋未來托卡馬克反應堆的多種可能配置。

為了最大限度地減少外部扭矩并進而減少環形旋轉，本研究中的等離子體主要用離子回旋頻率 (ICRF) 加熱，以確保施加較低的外部扭矩。

ICRF加熱可以將離子加速到MeV(兆電子伏特)的能量，因此，它被用作以α粒子加熱為主的等離子體的替代物。

研究結果將有助于設計出更經濟、更簡單的托卡馬克裝置

研究人員稱，這一發現為更經濟、更簡單的托卡馬克設計開辟了道路，證實了利用磁約束氘氚等離子體進行核聚變是一種很有前途的清潔能源。

研究人員表示：“然而，還需要進一步研究，例如與動力排氣能力的兼容性以及在更高密度和功率下的探索，才能完全確定這些等離子體作為通往托卡馬克反應堆的可靠途徑。”

他們堅持認為，探索當今托卡馬克中的廣泛等離子體條件對于評估氘氚等離子體未來的行為至關重要。

研究人員表示，這是因為，ITER和未來聚變反應堆中預期發揮作用的物理機制無法在現有的托卡馬克中完全、綜合地再現，因此必須進行專門研究。

JET 的設計目的是研究在接近發電廠所需條件下的核聚變。據稱，它是唯一可以使用氘氚燃料混合物進行操作的實驗，該燃料混合物將用于商業核聚變發電。

JET由卡勒姆聚變能源中心運營，是世界上最大、最先進的托卡馬克，其中的等離子體比太陽系中的任何地方都要熱。