日本揭示等离子体湍流机制,为理解聚变微观机制与聚变反应堆发展提供支持

2025-12-15  日本 来源:其他 领域:能源

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据核聚变与等离子体物理12月11日消息,日本国家聚变科学研究所首次通过高分辨率直接观测,揭示等离子体湍流的“双重角色”——不仅是热量的载体,更是实现瞬时远程传热的媒介。这一突破性发现,为理解非局域输运的微观机制与未来聚变反应堆的高效约束提供了关键科学依据。研究人员在NIFS的大型螺旋装置(LHD)中,使用基于各种波长电磁波的高精度高时空分辨率诊断技术,直接分离并观测到了两种共存的湍流状态:高频局域湍流:强度依赖温度梯度,是热量的“搬运工”;低频非局域湍流:充当媒介(传球员),能快速连接远距离区域。实验清晰捕捉到了加热后,“传球员”(非局域湍流)率先启动,随后“搬运工”(局域湍流)才登场输送热量。这些发现解释了在等离子体中心引入的热量如何能迅速扩散到边缘,并为预测和控制未来聚变反应堆中的热输运奠定了科学基础。控制媒介湍流可能有助于创造热量扩散较慢的等离子体条件,从而改善约束效果。相关研究成果发表在《通讯-物理学》期刊。
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