
磁聚变的研讨范畴还有很多未解之谜。几十年来,怎么将湍流等离子体燃料约束在环形真空室中,使其温度和密度足以进行聚变,一向是一个问题。
作为核科学与工程系教授安妮·怀特(Anne White)指导下的研讨生,19岁的罗德里格斯·费尔南德斯博士对一个核聚变研讨疑团产生了爱好,这个疑团20年来一向没有解开。他的新颖调查和随后的建模协助他找到了答案,为他赢得了德尔法维罗奖。
他的论文的重点是等离子体湍流,以及在托卡马克中热是怎么从热核到等离子体边际的。20多年的试验标明,在某些情况下,冷却等离子体边际会导致中心变得更热。
“当你经过注入杂质来冷却等离子体边际时,每个规范理论和直觉都会告知你,一个冷脉冲会传达进来,终究中心温度也会下降。但咱们调查到,在某些条件下,当咱们下降边际的温度时,中心会变得更热。这是一种经过冷却来加热的方法。”费尔南德斯博士说。
这一违背直觉的调查成果没有正真取得任何有关等离子体行为的现有理论的支撑。
罗德里克斯·费尔南德斯说:“咱们的理论无法解释试验中常常发作的工作,这让咱们对这些模型产生了疑问。咱们是否应该信任他们能够猜测未来的核聚变设备会发作什么?”
这些模型是猜测等离子体科学与聚变中心阿尔卡特C-Mod托卡马克功能的根底。它们现在被用于ITER(正在法国制作的下一代机器)和SPARC (PSFC寻求的联邦交融体系托卡马克)。
为了解开这个疑团,罗德里格斯·费尔南德斯学习了杂乱的编码,这将使他能够模仿边际冷却试验。但是,当他在前期的模仿中手动冷却边际时,他的模型未能再现实践试验中调查到的中心加热。
罗德里格斯·费尔南德斯细心研讨了来自阿尔卡特C-Mod试验的数据,他意识到注入来冷却等离子体的杂质不只会影响温度,并且会影响包含密度在内的一切参数。
经过在模仿中引进新的密度扰动,他能够模仿20多年来在世界各地的许多试验中调查到的中心加热。这些发现成为《物理谈论快报》一篇文章的根底。
为了加强他的观点,罗德里格斯·费尔南德斯想用相同的模型来猜测加利福尼亚州圣迭戈的一个十分不同的托卡马克-DIII-D设备对边际冷却的反响。其时,托卡马克还没有才能进行这样的试验,但麻省理工学院的科学家内森·霍华德领导的团队安装了一个新的激光融化体系,将杂质和冷脉冲注入机器。随后在DIII-D上进行的试验标明,猜测是精确的。
罗德里格斯·费尔南德斯说:“这进一步证明了我对这个谜的答复和我的猜测模仿是正确的。事实上,咱们咱们能够在模仿中经过边际冷却来再现中心加热,关于不止一个托卡马克来说,这在某种程度上预示着咱们咱们能够了解这一现象背面的物理学原理。更重要的是,它让咱们信任C-Mod和SPARC的模型是正确的。”
