小型聚变实验达到的温度比太阳核心还热

为了生产商业能源，未来的聚变发电厂需要达到100亿摄氏度的温度。为此，需要仔细控制等离子体。在发表在《核聚变》杂志上的一项研究中，研究人员改进了操作条件，以在名为ST40的紧凑型球形托卡马克装置中达到必要的温度。

该设备是独一无二的;它比其他聚变装置小得多，并且具有更多的球形等离子体。为了获得这些结果，研究人员使用了一种类似于过去“超级射门”的方法，该方法在10年代的TFTR托卡马克中产生了超过1990万瓦的聚变功率。

这项工作首次在紧凑的高磁场球形托卡马克中证明了与聚变相关的离子温度。这证实了球形托卡马克可以达到商业聚变能源生产所需的条件之一。这些结果还表明，与其他配置相比，类似的聚变试验工厂可能会导致更紧凑，可能更经济的聚变电源。

普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)，橡树岭国家实验室(ORNL)和托卡马克能源有限公司的研究人员在首个合作研究与开发协议(CRADA)联合框架内工作，以开发操作场景和分析方法。他们的实验现在已经证明了在私人建造的实验聚变设施中实现了与聚变相关的高离子温度。PPPL和ORNL研究人员积极参与了ST40设备的运行和数据分析，以实现商业聚变能源所需的等离子体温度。

在这项研究中，ST40等离子体在略高于2特斯拉的环形磁场值下运行，并被1万瓦的高能中性粒子加热。虽然ST8等离子体放电仅持续40毫秒，但等离子体的离子温度超过150亿摄氏度。

研究人员使用PPPL开发的TRANSP传输代码，根据测量的杂质温度曲线范围确定主要种类氘的离子温度。这些剖面显示杂质离子温度范围(在上图中以蓝色显示)远高于8.6 keV(100亿摄氏度)，氘温度范围(以洋红色显示)约为8.6 keV水平。

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