Magnetiska öar är bubbelliknande strukturer som bildas i fusionsplasman och som kan växa och avbryta fusionsreaktionerna i ett plasma och skada den så kallade tokamakreaktor där reaktionerna äger rum. Fysiker har nu tagit fram en ny modell som kan vara nyckeln till att förstå fysiken bakom de magnetiska öarnas destruktiva beteende.
Den besökande fysikern Jae-Min Kwon, som i vanliga fall arbetar vid den sydkoreanska fusionsreaktorn KSTAR (Korean Superconducting Tokamak Advanced Research), har tillsammans med fysiker vid det amerikanska energidepartementets Princeton Plasma Physics Laboratory använt storskaliga datorsimuleringar för att ta fram en modell för att förklara överraskande experimentella observationer som nyligen gjorts vid KSTAR.
- Experimenten fascinerade många KSTAR-forskare inklusive mig. Jag ville förstå fysiken bakom den oavbrutna plasmainneslutning vi observerade. Tidigare teoretiska modeller antog att de magnetiska öarna försämrade inneslutningen istället för att bibehålla den, förklarar Jae-Min Kwon.
Då fysikerna använde plasmaförhållanden från KSTAR-experimenten för att simulera magnetiska öar visade det sig att öarnas struktur avvek markant från standardantagandena. Detsamma gällde för de magnetiska öarnas effekt på plasmaflöde, turbulens och plasmainneslutning. Resultaten betyder att plasmainneslutningen kan bibehållas medan de magnetiska öarna växer, vilket omkullkastar tidigare modellers antaganden om effekterna av magnetiska öar men överensstämmer med KSTAR-forskarnas observationer.
- Studien visar upp kraften hos superdatorer att ta sig an problem som annars inte skulle kunna studeras. De här resultaten skulle kunna lägga en ny grund för att förstå fysiken bakom plasmaavbrott, som är en av de farligaste händelser en tokamakreaktor kan råka ut för, säger Jae-Min Kwon.
I förlängningen skulle forskningen kunna leda till ett sätt att förhindra katastrofala avbrott i fusionsreaktorer.
