托卡马克的漫长炎夏
等离子体物理
2012-10-18 v1
摘要
夏季晴天的概率与未来将核聚变用作几乎无限且清洁的能源的可能性有何共同之处？答案在于这两个物理系统背后的特殊性质：大气和热磁化聚变等离子体都是由准二维周期非线性动力学系统中类似的结构形成过程决定的。两种情况下小尺度波和涡旋的自组织都会导致大尺度流，这些流根据条件要么长时间稳定，要么间歇性破裂并排出大涡旋结构。在地球大气的情况下，初夏变暖导致极地急流在西北欧上空潜在稳定，使得中欧夏季稳定炎热天气的概率很高。核聚变在发电厂中的有效利用也取决于这种带状流的稳定(“H模”)能否通过等离子体加热来维持。然而，不稳定性可能毁掉欧洲的夏季假期(“冰岛低压”)，也可能导致能量和粒子从聚变等离子体边缘猛烈喷发(“边缘局域模”)到反应堆壁上。后者可能导致壁材料严重侵蚀，从而降低未来聚变发电厂的运行效率。因此，等离子体物理学家与气象学家类似，都对这些强非线性动力学过程的精确预测感兴趣。
引用
@article{arxiv.1202.5410,
title = {The long hot summer of the tokamak},
author = {Alexander Kendl},
journal= {arXiv preprint arXiv:1202.5410},
year = {2012}
}
备注
This is the preprint version of a manuscript accepted for AIP Conf. Proc. 1445 (2012): Joint ITER-IAEA-ICTP Advanced Workshop on Fusion and Plasma Physics (Trieste, Italy, 3.-14.10.2011)