โดย Marcus Woo เผยแพร่เมื่อ 18 พฤษภาคม 2018
ภาพแนวบาคาร่าคิดของพลังงานฟิวชั่นภายใน tokamak ซึ่งเป็นเครื่องจักรรูปโดนัทที่ผลิตพลาสมาสําหรับพลังงานฟิวชั่น เอกสารฉบับใหม่พบคลื่นวิสต์เลอร์ซึ่งปกติพบในไอโอโนสเฟียร์ภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่น (เครดิตภาพ: Shutterstock)
หมายเหตุบรรณาธิการ: เรื่องนี้ได้รับการอัปเดตเวลา 13:35 น. อี.ที.
”คลื่นวิสต์เลอร์” ลึกลับเหมือนผีที่ปกติสร้างขึ้นโดยฟ้าผ่าสามารถปกป้องเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่น
จากอิเล็กตรอนที่หลบหนีการวิจัยใหม่ชี้ให้เห็นว่าคลื่นวิสต์เลอร์เหล่านี้พบได้ตามธรรมชาติสูงเหนือพื้นดินในไอโอโนสเฟียร์ ซึ่งเป็นชั้นชั้นบรรยากาศของโลกที่อยู่เหนือพื้นผิวโลกประมาณ 50 ถึง 600 ไมล์ (80 an1000 กิโลเมตร) เหนือพื้นผิวโลก คลื่นนกหวีดที่น่ากลัวเหล่านี้ก่อตัวขึ้นเมื่อสายฟ้าสร้างพัลส์ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เดินทางระหว่างซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้ คลื่นเหล่านี้เปลี่ยนความถี่เมื่อข้ามโลกและเมื่อสัญญาณแสงเหล่านี้ถูกแปลงเป็นสัญญาณเสียงคลื่นเหล่านี้จะฟังดูเหมือนนกหวีด
ตอนนี้คลื่นวิสต์เลอร์เหล่านี้ถูกค้นพบในพลาสมาร้อนภายในโทคาแมกซึ่งเป็นเครื่องจักรรูปโดนัทที่มีปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นเกิดขึ้นตามการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 11 เมษายนในวารสาร Physical Review Letters
เนื่องจากวิสต์เลอร์สามารถกระจายและขัดขวางอิเล็กตรอนความเร็วสูงได้พวกมันจึงสามารถเป็นวิธีใหม่ในการป้องกันไม่ให้อิเล็กตรอนที่หลบหนีทําลายภายในของโทคาแม็ค พลังฟิวชั่นในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นซึ่งให้พลังงานแก่ดวงอาทิตย์และดวงดาวอะตอมจะกระแทกกันหลอมรวมเป็นอะตอมที่ใหญ่ขึ้นในขณะที่ปล่อยพลังงาน เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิจัยพยายามควบคุมพลังงานฟิวชั่นบนโลกโดยใช้สนามแม่เหล็กที่ทรงพลังภายในโทคาเมคเพื่อโคจริตเมฆรูปโดนัทของพลาสมาร้อนซึ่งเป็นเฟสแปลก ๆ ของสสารที่ประกอบด้วยก๊าซที่มีประจุไฟฟ้า
ภายใน tokamak สนามไฟฟ้าสามารถขับเคลื่อนอิเล็กตรอนได้เร็วขึ้นและเร็วขึ้น แต่เมื่ออิเล็กตรอนความเร็วสูงเหล่านี้บินผ่านพลาสมาพวกมันจึงไม่สามารถชะลอตัวลงได้ โดยปกติวัตถุที่เคลื่อนที่ผ่านก๊าซหรือของเหลวจะรู้สึกถึงแรงลากที่จะเพิ่มขึ้นตามความเร็ว ยิ่งคุณขับรถเร็วเท่าไหร่คุณก็ยิ่งมีแรงต้านลมมากขึ้นเท่านั้น แต่ในพลาสมาแรงลากจะลดลงตามความเร็วทําให้อิเล็กตรอนสามารถเร่งความเร็วได้ใกล้ความเร็วแสงทําให้โทคาแม็คเสียหาย
นักวิจัยมีเทคนิคบางอย่างในการบรรเทาการหลบหนีดอนสปองนักฟิสิกส์ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak
Ridge ในรัฐเทนเนสซีและผู้เขียนร่วมของการศึกษาใหม่กล่าว พวกเขาสามารถใช้อัลกอริทึมปัญญาประดิษฐ์เพื่อตรวจสอบและปรับความหนาแน่นของพลาสมาเพื่อป้องกันไม่ให้อิเล็กตรอนเร่งความเร็วเร็วเกินไป หากยังมีผู้หลบหนีพวกเขาสามารถฉีดเม็ดนีออนแช่แข็งเข้าไปในพลาสมาซึ่งจะเพิ่มความหนาแน่นของพลาสมาและทําให้อิเล็กตรอนที่หลบหนีช้าลง
แต่คลื่นวิสต์เลอร์อาจเป็นอีกวิธีหนึ่งในการกุมบังเหียนอิเล็กตรอนที่หลบหนี “เราต้องการหลีกเลี่ยงการหยุดชะงักและการหลบหนี” สปองกล่าว “แต่ถ้าเกิดขึ้น เราต้องการเครื่องมือหลายอย่างที่สามารถจัดการกับเครื่องมือเหล่านี้ได้”
หยุดการหลบหนี
ใน tokamak ที่โรงงานฟิวชั่นแห่งชาติ DIII-D ในซานดิเอโกทีมวิจัยของ Spong ตรวจพบเป็นครั้งแรกที่คลื่นวิสต์เลอร์ถูกผลิตโดยอิเล็กตรอนที่หลบหนี
เขาอธิบายว่าพลาสมาเป็นเหมือนชิ้นส่วนของ Jell-O ที่มีโหมดการสั่นสะเทือนมากมาย หากอิเล็กตรอนที่วิ่งหนีไปบางตัวมีความเร็วที่เหมาะสมพวกมันจะกระตุ้นหนึ่งในโหมดเหล่านี้และกระตุ้นคลื่นวิสต์เลอร์ซึ่งคล้ายกับการขับรถเก่าด้วยความเร็วที่เหมาะสมอาจทําให้แผงหน้าปัดสั่นสะเทือนได้
”สิ่งที่เราอยากทําคือทําวิศวกรรมย้อนกลับกระบวนการนั้นและวางคลื่นเหล่านั้นไว้ด้านนอก [ของพลาสมา] เพื่อกระจายผู้หลบหนี” สปองกล่าว
นักวิจัยหวังว่าพวกเขาจะสามารถย้อนกลับกระบวนการได้ด้วยการใช้เสาอากาศภายนอกเพื่อสร้างวิสต์เลอร์ที่สามารถกระจายอิเล็กตรอนและป้องกันไม่ให้อิเล็กตรอนเร็วเกินไปบาคาร่า
