دانشمندان آزمایشگاه فیزیک پلاسما پرینستون (PPPL) با استفاده از همانندسازیهای پیشرفته کامپیوتری، روشی نوین برای افزایش بازده گرمکردن پلاسما در رآکتورهای همجوشی کشف کردهاند که با حذف امواج کند، کارایی فرآیند را به طور قابل توجهی بهبود میبخشد.
برای آغاز عکسالعملهای همجوشی، پلاسما باید به دماهای بسیار بالا برسد. یکی از روشهای رایج گرمکردن، استفاده از امواج الکترومغناطیسی شبیه مایکروویو است که امواج هلیکن نام دارند. اما در کنار این امواج مفید، گاهی امواج کندی تشکیل میشوند که به جای کمک به گرمکردن، انرژی را هدر میدهند.
تیم تحقیقاتی با همکاری پژوهشگران جنرال اتومیکس که از توکاماک استفاده میکنند، نشان دادند که زاویهدادن صفحه فلزی معروف به صفحه فارادی به میزان ۵ درجه نسبت به آنتن تولیدکننده امواج هلیکن، از تشکیل امواج کند جلوگیری میکند. این امواج کند قادر به نفوذ از خطوط میدان مغناطیسی برای رسیدن به هسته پلاسما نیستند و به راحتی توسط خود پلاسما جذب و از بین میروند.
پژوهشگران برای همانندسازی شرایط توکاماک از کد قدرتمند بهره بردند. نتایج آزمایشهای مجازی متعدد نشان داد که وقتی صفحه فارادی با زاویه کمتر از ۵ درجه نسبت به آنتن قرار میگیرد، امواج کند به طور موثری خنثی شده و پیش از انتشار در پلاسما محو میشوند.
یون-هوا کیم، فیزیکدان ارشد و نویسنده اصلی مقاله، بیان کرد این نخستین بار است که دانشمندان از همانندسازیهای دوبعدی برای بررسی و حذف افت امواج کند استفاده کردهاند. ماسایوکی اونو، از نویسندگان دیگر، نیز افزود حساسیت بسیار بالا تشکیل امواج کند به زاویه صفحه فارادی ما را شگفتزده کرد، چرا که حتی انحراف جزئی از زاویه ۵ درجه میتواند افزایش قابلتوجهی در این امواج ایجاد کند.
این دستاورد میتواند گامی مهم در مسیر دستیابی به انرژی همجوشی پایدار باشد. تیم تحقیقاتی قصد دارد همانندسازیهای دقیقتری با در نظر گرفتن ویژگیهای جامعتر پلاسما و اطلاعات دقیقتر آنتن انجام دهد تا به طراحی مؤثرتر تأسیسات همجوشی آینده کمک کند.