2022.10.18
核聚变科学研究所(岐阜县土岐市)等的研究小组发现，高能粒子产生的电磁波会加热等离子体。 在被期待为将来梦想中的能源技术的核聚变发电中，核聚变反应产生的高能粒子将加热等离子体，使反应持续。 此时，通过了解高能粒子不会直接冲击等离子粒子的新机制，有望对实现核聚变发电的研究等有所帮助。
等离子体是与固体、液体、气体不同的物质的第四状态。 向气体中加入能量，温度上升，电子离开原子，电子和离子自由运动，处于非常活性化的状态。
实验的示意图。 向大型螺旋装置内的等离子体(绿色)入射高速光束(红色)，调查了等离子体粒子的速度变化(核聚变科学研究所提供)
因此研究小组开发了新的测量系统。 使用该研究所的等离子体生成装置“大型螺旋装置( LHD )”，将模拟为核聚变反应的高能粒子的氘和氢的原子形成高速光束入射到等离子体中。 以光的波长为基础，成功地以每秒1万次的超高速详细测量了等离子粒子的速度。 结果发现光束随着电磁波的产生而减速，等离子体被加热。 通过观测发现，这是因为光束的能量通过被称为“朗道衰减”的结构转移到电磁波，进而转移到等离子体粒子。 证实了等离子体通过高能粒子产生的电磁波可以加热该等离子体。 研究人员还发现，电磁波产生的万分之一秒后，速度开始变化。
实验结果概要。 电磁波传热，引起了高速粒子束的减速和等离子粒子的加热(该研究所提供)
研究小组的该研究所的居田克巳教授(等离子物理学)在记者招待会上说:“在核聚变研究中，我们致力于使产生比放入等离子体的量更多的能量的环持续下去。 目标是不从外部输入能量，加热环路可以正常持续数小时。 此次成果为这种未来核聚变反应堆的重要课题提供了答案”。 地球周围的磁圈也同样发生了粒子通过电磁波的加速。 东北大学的加藤雄人教授(宇宙空间等离子物理学)说:“通过LHD详细调查了能量输送的空间分布和时间变化，我非常兴奋。 对磁环研究非常有参考价值”。 研究小组由核聚变科学研究所、综合研究研究生院大学、名古屋大学、东北大学组成。 成果于9月28日刊登在英国物理学杂志《通信信息》上。
大型螺旋装置的外观(左)和内部(该研究所提供)
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