نبض البلازما: ما الذي يجعل توكاماك يرتجف؟ سريع
داخل التوكاماك — وهو جهاز على شكل كعكة محلاة، حيث تُحتجز البلازما بواسطة مجالات مغناطيسية — قد يبدأ الغاز الساخن من الجسيمات المشحونة بالارتعاش. في البداية يكون كل شيء هادئًا، ثم تنخفض درجة الحرارة فجأة، وتظهر على الرسم البياني أسنان المنشار. تُسمى هذه الأحداث بالتذبذبات المسننة، وهي قد تعيق بدء التفاعل النووي الحراري.
لأول مرة، قام العلماء بحساب تفصيلي لكيفية نشوء هذه التذبذبات في المفاعل المصمم SPARC. استخدموا نموذجًا حاسوبيًا يأخذ في الاعتبار السلوك ثلاثي الأبعاد للبلازما وخصائصها الكهربائية. وتبين أن السبب الرئيسي هو عدم استقرار داخلي يشبه التواء حزمة من خطوط المجال المغناطيسي. عندما يصبح الالتواء قويًا جدًا، تعيد البلازما ترتيب نفسها فجأة — وتنخفض درجة الحرارة.
أظهرت الحسابات أنه حتى التغيير الطفيف في درجة الحرارة أو شكل التيار داخل البلازما يمكن أن يؤثر بشدة على لحظة الانهيار. إذا لم تؤخذ العوامل المثبتة في الاعتبار، مثل الجسيمات السريعة، فإن الانهيار يحدث فورًا تقريبًا بعد أن يصل الالتواء إلى المستوى الحرج. هذا يعني أنه في SPARC الحقيقي، قد تبدأ التذبذبات المسننة في وقت أبكر مما كان متوقعًا، وسيكون من الضروري التحكم فيها.
فهم هذه التذبذبات سيساعد في التنبؤ بدقة أكبر بكمية الحرارة التي تفقدها البلازما، وسيقربنا في النهاية من تشغيل أول محطات طاقة الاندماج النووي.
سُميت التذبذبات المسننة بهذا الاسم لأنها تبدو على الرسم البياني لدرجة الحرارة مثل أسنان المنشار: ارتفاع بطيء وانخفاض حاد.