一個研究小組推出了一種方法，用於減輕託卡馬克核融合裝置中電子失控的破壞性。此方法利用阿爾芬波來破壞電子失控的破壞性循環。這對未來的核融合能源計畫具有重大意義，並對正在法國進行的國際熱核融合實驗堆（ITER）計畫產生了潛在影響。

普林斯頓等離子體物理實驗室（PPPL）的劉昌領導的科學家們公佈了一種很有前途的方法，可以減輕託卡馬克核融合裝置中因中斷而產生的破壞性失控電子。該方法的關鍵是利用一種獨特的等離子體波，這種波以天文物理學家、1970 年諾貝爾獎得主漢內斯-阿爾弗文（Hannes Alfvén）的名字命名。

長期以來，人們一直知道阿爾弗文波會鬆動託卡馬克反應器中高能粒子的束縛，使一些粒子逃逸，從而降低這種圓環形裝置的效率。然而，劉暢和通用原子能公司、哥倫比亞大學以及PPPL 的研究人員的新發現發現了電子失控情況下的有益結果。明顯的循環過程科學家發現，在高能量電子形成雪崩損壞託卡馬克組件之前，這種鬆動可以擴散或散射高能量電子。這個過程被確定為顯著的循環過程： 失控產生的不穩定性會產生阿爾弗波，從而阻止雪崩的形成。”這些發現為在破壞實驗中直接觀測到阿爾弗韋恩波提供了全面的解釋，”PPPL 的職員研究員、《物理評論快報》上一篇詳細介紹這些結果的論文的第一作者Liu 說。”這些發現在這些模式和失控電子的產生之間建立了明顯的聯繫。”劉暢圖片來源：Elle Starkman研究人員為這些交互作用的顯著圓週性推導出了一個理論。研究結果與DIII-D國家聚變設施（DIII-D National Fusion Facility）實驗中的失控現象非常吻合，DIII-D國家聚變設施是能源部的託卡馬克裝置，由通用原子公司（General Atomics）為科學辦公室（Office of Science）營運。在橡樹嶺國家實驗室的Summit 超級電腦上對此理論的測試也證明了這一點。PPPL 理論部主任Felix Parra Diaz 說：”劉暢的研究表明，失控電子群的大小可以透過失控電子本身驅動的不穩定性來控制。他的研究非常令人興奮，因為這可能會導致託卡馬克設計透過固有的不穩定性自然減輕失控電子的破壞。”熱淬火核融合反應所需的百萬攝氏度溫度急劇下降時，就會出現破壞。這些溫度驟降稱為”熱淬火”，會釋放出類似地震引發的山體滑坡的失控雪崩。控制干擾是託卡馬克成功的首要挑戰。聚變反應將輕元素以等離子體的形式結合在一起–等離子體是一種高溫、帶電的物質狀態，由自由電子和稱為離子的原子核組成–從而釋放出為太陽和恆星提供能量的巨大能量。因此，降低中斷和電子失控的風險將為旨在重現這一過程的託卡馬克設施帶來獨特的好處。因此，降低中斷和電子失控的風險將為設計用於重現該過程的託卡馬克設施帶來獨特的好處。核融合能源可以成為補充再生能源的關鍵性永續能源。世界上最大的核融合實驗–ITER 正在法國建造。資料來源：ITER 組織這種新方法可能會對正在法國建造的國際熱核聚變實驗堆（ITER）的發展產生影響，該實驗堆旨在證明核融合能源的實用性，同時也標誌著核融合發電廠的發展邁出了關鍵一步。劉說：”我們的發現為製定新的策略來緩解電子失控奠定了基礎。現在正處於規劃階段的是實驗活動，所有三個研究中心的目標都是進一步發展驚人的失控發現。”