A la recherche d'une énergie propre abondante, les scientifiques du monde entier se tournent vers l'énergie de fusion, où les isotopes de l'hydrogène se combinent pour former une particule plus grosse, hélium, et libèrent de grandes quantités d'énergie dans le processus. Pour que les centrales à fusion soient efficaces, cependant, les scientifiques doivent trouver un moyen de déclencher la transition de confinement bas à haut, ou "transition L-H" pour faire court. Après une transition L-H, la température et la densité du plasma augmentent, produire plus de puissance.

Les scientifiques observent que la transition L-H est toujours associée à des flux zonaux de plasma. Théoriquement, les flux zonaux dans un plasma se composent à la fois d'un flux stationnaire avec une fréquence proche de zéro et d'un autre qui oscille à une fréquence plus élevée appelée mode acoustique géodésique (GAM), qui est une onde sonore globale du plasma. Pour la première fois, des chercheurs de l'Université de technologie de Hefei ont détecté du GAM à deux endroits différents simultanément dans le réacteur. Ce nouveau dispositif expérimental sera un outil de diagnostic utile pour étudier la physique des écoulements zonaux, et leur rôle dans la transition L-H. Les chercheurs rapportent ces résultats dans un nouvel article publié dans Physique des plasmas .

Les flux zonaux se produisent partout où il y a des turbulences, comme à l'intérieur d'un appareil à fusion ou dans l'atmosphère d'une planète. "Les flux zonaux les plus connus dans la nature sont peut-être les ceintures et les zones joviennes bien connues, qui font ressembler Jupiter à un coloré, gâteau multicouche, " a déclaré Ahdi Liu, un auteur sur le papier. Dans les plasmas de fusion, les flux zonaux sont cruciaux pour réguler la turbulence et le transport des particules à l'intérieur du réacteur. "Avec l'amélioration progressive de la technologie de diagnostic, les flux zonaux dans le plasma de fusion sont devenus un point chaud de la recherche au cours des deux dernières décennies, " dit Liu.

Dans ces expériences, les chercheurs ont utilisé le tokamak supraconducteur expérimental avancé (EAST), un réacteur d'énergie de fusion magnétique à Hefei, Chine. Ils ont installé deux réflectomètres Doppler de différents côtés de l'EST, qui peut détecter les fluctuations de la turbulence et de la densité du plasma avec une grande précision. Le GAM détecté avait une hauteur de F, cinq octaves au-dessus du do moyen.

Précédemment, chercheurs de l'ASDEX-U, le dispositif de recherche sur la fusion du Max Plank Institute of Plasma Physics, utilisé un système similaire pour détecter le GAM, mais ils ont mesuré le plasma à un seul endroit, ce qui rend la configuration sujette aux interférences. "Cet inconvénient est la principale motivation pour utiliser deux jeux de réflectomètres Doppler, " a déclaré Liu. "Nous pourrions 'purifier' les informations GAM en comparant les mesures des deux emplacements."

Les mesures prises aux deux points ne concordaient pas entièrement, montrant que chaque réflectomètre a également capté des informations provenant de flux non zonaux. « Il est absolument nécessaire d'extraire des informations précises sur les flux zonaux à partir de mesures multipoints, " dit Liu. En utilisant les deux mesures, ils ont pu clairement montrer que GAM interagissait avec la turbulence ambiante. Aller de l'avant, les chercheurs étudieront plus en détail le rôle des écoulements zonaux dans la turbulence et le transport turbulent au sein de l'EST.