پژوهشگران مؤسسه ملی علوم همجوشی (NIFS) در ژاپن برای نخستین بار توانستهاند آشفتگی پلاسما درون راکتورهای همجوشی را با جزئیات ثبت کنند؛ پدیدهای که معمولاً به دلیل دما و فشار فوقالعاده بالا قابل مشاهده مستقیم نیست.
در آزمایشهای همجوشی، پلاسما تا بیش از صد میلیون درجه گرم میشود تا شرایط لازم برای ادغام ذرات سبک و آزادسازی انرژی عظیم فراهم شود. در این فرآیند، پلاسما بهطور طبیعی دچار آشفتگی یا امواج نوسانی میشود.
یافتههای تازه که در نشریه Communications Physics منتشر شده نشان میدهد این آشفتگی دو نقش غیرمنتظره ایفا میکند: هم بهعنوان حامل گرما و هم بهعنوان میانجی انتقال آن. این نتیجه با برخی نظریههای رایج در فیزیک پلاسما تفاوت دارد و میتواند درک تازهای از رفتار پلاسما در شرایط همجوشی ایجاد کند.
این کشف اهمیت زیادی دارد زیرا کنترل و مدیریت آشفتگی پلاسما یکی از کلیدهای اصلی برای دستیابی به همجوشی پایدار و تولید انرژی پاک در آینده است.
درست مانند آشفتگی جریان هوا در پرواز که باعث تکانهای ناگهانی میشود، آشفتگی پلاسما نیز گرما و ذرات را بهصورت نامنظم به بیرون منتقل میکند. اگر این پدیده کنترل نشود، بخش بزرگی از انرژی که باید صرف واکنشهای همجوشی شود از دست میرود و کارایی کاهش مییابد.
از سوی دیگر، میان پیشبینیهای نظری و نتایج تجربی درباره آشفتگی پلاسما شکاف وجود دارد. بر اساس نظریه، گرما و آشفتگی باید بهتدریج از مرکز راکتور به لبهها گسترش یابد. اما آزمایشها گاهی نشان دادهاند که آشفتگی بسیار سریعتر از انتظار حرکت میکند. پژوهشگران در بیانیهای توضیح دادهاند که این رفتار غیرمنتظره میتواند کلید درک بهتر مکانیزمهای انتقال انرژی در پلاسما باشد و مسیر طراحی راکتورهای همجوشی آینده را تغییر دهد.
این تضاد میان نظریه و آزمایش یکی از مهمترین چالشهای فیزیک همجوشی است: چگونه میتوان آشفتگی را مهار کرد تا هم از اتلاف انرژی جلوگیری شود و هم از ویژگیهای مثبت آن برای بهبود کارایی بهره گرفت.
