在地球上捕獲和控制聚變能的一個關鍵挑戰是：保持等離子體的穩定性（為聚變反應提供燃料的帶電氣體），並保持數百萬攝氏度的溫度來啟動和維持核聚變反應。這一挑戰需要在甜甜圈形狀的託卡馬克聚變設施中控制磁島，即在等離子體中形成的泡狀結構。這些磁島島嶼可能會生長，冷卻等離子體，並引發破壞（儲存在等離子體中的能量突然釋放）這可能會阻止聚變反應，並嚴重破壞容納它們的聚變設施。
普林斯頓大學和美國能源部(DOE)普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)的科學家們研究表明：ITER中麻煩的磁島、法國在建的國際託卡馬克以及其他未來不允許大規模中斷的聚變設施，得到了更好的控制。第一作者、普林斯頓等離子體物理項目的愛德華多·羅德里格斯(Eduardo Rodriguez)說：這項研究可能會為之前被認為無法獲得的改進控制方案打開大門，其研究成果發表在《等離子體物理》期刊上。
這項研究是在Allan Reiman和Nat Fisch之前研究的基礎上進行，他們發現了一種名為“RF[射頻]電流凝聚”的新效應，這種無線電波效應可以極大地促進磁島的穩定。新的等離子體物理論文展示瞭如何最大限度地利用這種效應。Reiman是普林斯頓等離子體物理實驗室的傑出研究員，Fisch是普林斯頓大學教授，普林斯頓大學等離子體物理項目主任，普林斯頓等離子體物理實驗室學術事務副主任。
聚變反應將輕元素以等離子體的形式結合在一起，等離子體是由自由電子和原子核組成的物質狀態，在太陽和恆星中產生大量的能量。全世界的科學家都在尋求在地球上重現這一過程，為全人類提供幾乎取之不盡安全和清潔的電力。研究基於一個簡化的分析模型，重點介紹了利用RF波對磁島島嶼進行加熱，並驅動電流使其收縮和消失。當溫度足夠高時，可能會發生複雜的相互作用，導致射頻電流凝聚效應，使電流集中在島的中心，從而大大提高穩定性。
但隨著溫度的升高，磁島較冷的邊緣和較熱內部之間的溫度梯度越來越大，這種梯度可能會導致不穩定，從而使進一步提高溫度變得更加困難。這一點對點是射頻波能否達到穩定目標的一個重要指標，研究從加熱產生的梯度分析當前冷凝和增加湍流之間的相互作用，以確定系統是否穩定，研究希望這些磁島不要增長。研究在考慮不穩定性的情況下，如何控制波的功率和瞄準，以最大限度地利用射頻電流凝聚效應。
關注這一點可以提高聚變反應堆的穩定性，研究人員現在計劃在模型中引入新的方面，以開展更詳細的研究，這些步驟包括在計算機代碼中包括凝聚效應的工作，以對發射的射頻波行為及其真實效果進行建模，這項技術最終將用於設計最優磁島的穩定方案。
博科園｜研究/來自：普林斯頓等離子體物理實驗室
參考期刊《等離子體物理》
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