科学家开发新工具设计更好的核聚变装置
美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的研究人员已经证明，一种先进的计算机程序设计工具可以帮助设计更有效地限制必要热量的恒星器。这种称为“恒星发生器”的设备必须经过精确设计，以防止热量逸出等离子体核，从而激发聚变反应。
该代码被称为XGC-S，为恒星研究打开了新的大门。该研究的主要成果是，使用该代码模拟恒星器中的早期、线性和湍流等离子体行为，这意味着我们可以开始确定哪种恒星器形状包含的热量最好，最有效地维持核聚变的条件。
核聚变以等离子体的形式结合光元素–由自由电子和原子核组成的热荷电状态–并在太阳和恒星中产生大量的能量。科学家的目标是在地球上的设备中复制核聚变，以获得几乎取之不尽用之不竭的安全和清洁的电力发电。
PPPL科学家模拟了看起来像甜甜圈但具有收缩和变形的聚变机内部等离子体的行为，这种收缩使该装置更加高效，这种形状称为准轴对称。研究人员使用了XGC的更新版本，这是PPPL开发的一种最先进的代码，用于模拟核聚变设施中的湍流，该设施具有更简单的几何形状。研究人员修改使新的XGC-S代码也可以模拟几何形状更复杂的恒星器中的等离子体行为。
模拟结果表明，一种局限于小范围内的扰动可以变得复杂，并扩展到等离子体内的更大空间。结果表明，XGC-S可以比以前更准确地模拟这种类型的恒星器等离子体。
PPPL高级项目部负责人戴维·盖茨说：“我认为这是对恒星器湍流研究真正重要发展的开端。” “这为获得新结果打开了一个大窗口。”
研究结果表明，XGC代码成功修改以模拟恒星器中的湍流。该代码可以计算恒星器中的湍流，从等离子体核心一直到边缘，从而更完整地了解等离子的行为。
湍流是导致聚变等离子体热量泄漏的主要机制之一，因为恒星发生器的形状比托卡马克的要复杂得多，所以我们也许能找到比托卡马克更好地控制湍流的形状。通过建造很多大型实验来寻找它们成本太高，所以我们需要大型模拟实验对恒星器湍流进行更深入研究。
研究人员计划对XGC-S进行进一步的修改，以便更清楚地了解湍流是如何导致热量泄漏的。图像越完整，科学家就越接近在虚拟领域模拟恒星活动实验。研究人员表示，一旦有了准确的代码和功能强大的计算机，就可以轻松更改要模拟的恒星器设计。
