研究论文的合著者安德鲁波拉德

铍是一种坚硬的银质金属，长期用于x光机和宇宙飞船。在把驱动太阳和恒星的能量带到地球的 探索 中，铍正在扮演一个新的角色。铍是ITER所用的两种主要材料之一，ITER是一家正在法国建设的多国核聚变设施，旨在展示核聚变动力的实用性。现在，来自美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(DOE)和通用原子公司的物理学家们得出结论，向ITER注入微小的铍颗粒可以帮助稳定等离子体，从而促进聚变反应。 实验和计算机模拟发现，注入的颗粒有助于在等离子体中创造条件，从而触发称为边缘定位模式(ELMs)的小型喷发。如果足够频繁地触发，这些微小的榆树就能阻止巨大的喷发，而喷发可能会停止聚变反应，破坏ITER的设施。 世界各地的科学家都在寻求在地球上复制核聚变，以提供几乎取之不尽的电力来发电。这个过程包括等离子体，一种由自由漂浮的电子和原子核(离子)组成的热汤。原子核的合并释放出巨大的能量。 在目前的实验中，研究人员将碳、锂和碳化硼颗粒注入到DIII-D国家聚变设施中。PPPL物理学家罗伯特·伦斯福德说:“这些轻金属是DIII-D中常用的材料，与铍有一些共同的特性。”由于这三种金属的内部结构与铍相似，科学家们推断所有这些元素都会以类似的方式影响ITER等离子体。物理学家还利用磁场使DIII-D等离子体与ITER中预测的等离子体相似。 这些实验是第一次。“这是第一次尝试试着找出这些杂质颗粒如何渗透ITER,你是否能使足够的温度的变化,密度和压力触发一个榆树,“Rajesh Maingi说plasma-edge研究主管PPPL和论文的合著者。“事实上，这种含有这些元素的颗粒注射技术看起来确实很有用。” 如果是这样，注射可以降低ITER大榆树的风险。伦斯福德说:“自发形成的榆树向ITER第一面墙壁释放的能量足以对墙壁造成严重破坏。”“如果什么都不做，零部件的寿命就会短得让人无法接受，可能需要每两个月更换一次零部件。” 伦斯福德还使用了他自己编写的一个程序，该程序显示，向ITER等离子体边缘注射直径1.5毫米(约一根牙签的厚度)的铍颗粒，可以触发小榆树。在这个尺寸下，足够多的颗粒表面会蒸发或烧蚀，使铍渗透到等离子体中最有效触发榆树的位置。 下一步将是计算ITER中杂质颗粒引起的密度变化是否真的会像实验和模拟所表明的那样触发ELM。这项研究目前正在与ITER的国际专家合作进行。 研究人员设想注入铍颗粒只是许多工具中的一种，包括使用外部磁铁和注入氘颗粒，在ITER等甜甜圈形状的托卡马克设备中管理等离子体。科学家们希望在目前世界上最大的托卡马克飞机——英国的欧洲联合环面(JET)上进行类似的实验，以证实他们的计算结果。伦斯福德说:“我们认为，要想真正控制ELM问题，需要所有人一起工作，使用各种不同的技术。”