ความสำเร็จครั้งนี้ถือเป็นการทะลายข้อจำกัดทางฟิสิกส์พลาสมาที่สำคัญ เนื่องจากความหนาแน่นของพลาสมาเป็นปัจจัยหลักในการผลิตพลังงานจากเตาปฏิกรณ์ฟิวชันแบบโทคาแมก (tokamak) โดยปกติเมื่อความหนาแน่นของพลาสมาเพิ่มขึ้นถึงจุดหนึ่ง พลาสมาจะเปลี่ยนจากโหมดการกักเก็บพลังงานสูง (H-mode) ที่เสถียร ไปสู่โหมดการกักเก็บพลังงานต่ำ (L-mode) ซึ่งไม่เสถียรและก่อให้เกิดการสึกกร่อนของผนังเตาปฏิกรณ์ รวมถึงการสูญเสียพลังงาน การก้าวข้ามขีดจำกัด Greenwald (GDL) ได้สำเร็จในครั้งนี้ จึงเป็นการเปิดประตูสู่ความเป็นไปได้ใหม่ๆ ในการออกแบบและควบคุมเตาปฏิกรณ์ฟิวชันให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น
นักวิจัยจีนรายงานว่า การค้นพบนี้เป็นการยืนยันแนวคิดทฤษฎีการจัดระเบียบตัวเองของพลาสมา-ผนัง (Plasma-Wall Self-Organization: PWSO) ที่ระบุว่าความไม่เสถียรของขอบพลาสมานั้นเกิดจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างพลวัตของพลาสมาและสภาพของผนังเตาปฏิกรณ์ ผ่านการแผ่รังสีของสิ่งเจือปน ด้วยการใช้การทำความร้อนด้วยคลื่นไซโคลตรอนของอิเล็กตรอน (Electron Cyclotron Resonance Heating: ECRH) และ/หรือการเติมก๊าซล่วงหน้า นักวิจัยสามารถลดระดับสิ่งเจือปนเหล่านี้ ทำให้สามารถเพิ่มความหนาแน่นของพลาสมาได้สูงกว่าขีดจำกัด GDL ที่กำหนดไว้ในเชิงประจักษ์
เตาปฏิกรณ์ EAST Tokamak (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) หรือ HT-7U เป็นเตาปฏิกรณ์แบบโทคาแมกชนิดตัวนำยิ่งยวดที่ได้รับการปรับปรุงและกลับมาดำเนินการในปี 2014 โดยมีรัศมีหลัก 1.85 เมตร และกำลังความร้อน 7.5 เมกะวัตต์ ประเด็นเรื่องความเสถียรของพลาสมาและขอบพลาสมาเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับโทคาแมก แม้จะอยู่ใน H-mode ก็ตาม ซึ่งต้องมีการแก้ไขอย่างต่อเนื่อง ที่น่าสนใจคือรายงานการวิจัยนี้ยังเปรียบเทียบ EAST กับเครื่องปฏิกรณ์แบบสเตลลาเรเตอร์ (stellarator) รุ่น Wendelstein 7-X (W7-X) โดยชี้ให้เห็นว่าโทคาแมกสามารถทำงานในลักษณะที่คล้ายกับสเตลลาเรเตอร์ได้มากขึ้น แม้ว่า W7-X จะมีข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติของสเตลลาเรเตอร์ เช่น ไม่มีขีดจำกัด GDL ที่แท้จริง หรือไม่จำเป็นต้องจัดการกับ H-mode หรือ L-mode จึงไม่น่าแปลกใจที่ W7-X ยังคงเป็นเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการบรรลุผลคูณสาม (triple product) ที่สูงที่สุดในขณะนี้
🏷️ หมวดหมู่: Science, nuclear fusion, tokamak
🔗 อ่านบทความฉบับเต็ม: hackaday
