NSTX中融合等離子體的穩(wěn)定性圖。藍色穩(wěn)定，紅色不穩(wěn)定。隨著等離子體降低碰撞并隨時間增加旋轉(zhuǎn)，它轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定區(qū)域。

聚變能量產(chǎn)生裝置中的等離子體是加熱到數(shù)百萬度的氣體，其可以攜帶數(shù)百安培的電流。這些超級等離子體必須通過使用強磁場遠離容納它們的真空容器的材料表面。當氣體變得不穩(wěn)定時，它可以接觸腔室的壁，快速冷卻等離子體并破壞聚變反應。這種破壞可能會損害未來聚變生產(chǎn)設備的墻壁。博士。來自哥倫比亞大學的Jack Berkery和Steve Sabbagh在美國能源部的普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)工作，已經(jīng)開發(fā)出一種避免這些不穩(wěn)定性的潛在方法。

融合科學家以前認為使等離子體旋轉(zhuǎn)可以穩(wěn)定等離子體，但Sabbagh和Berkery發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和穩(wěn)定之間存在更復雜的聯(lián)系。一些等離子體在旋轉(zhuǎn)太快時會變得不穩(wěn)定，而其他等離子體則可以在較低的旋轉(zhuǎn)速率下保持穩(wěn)定。當?shù)入x子體旋轉(zhuǎn)保持在有利的范圍內(nèi)時，在磁場中來回反彈的帶電等離子體顆粒實際上可以從旋轉(zhuǎn)運動中竊取一些能量，這有助于穩(wěn)定等離子體。類似的穩(wěn)定性條件適用于粒子碰撞和相互反彈的頻率，這種屬性稱為碰撞。Berkery和Sabbagh發(fā)現(xiàn)，在未來的聚變等離子體中發(fā)現(xiàn)的碰撞性降低并不一定導致穩(wěn)定性降低，

利用這些想法，科學家們開發(fā)了一種“穩(wěn)定性圖”，可以實時監(jiān)測等離子體 - 以1/1000秒的分辨率 - 來確定它是否穩(wěn)定以及它是否接近不穩(wěn)定。如果您知道等離子體的旋轉(zhuǎn)速度和碰撞速度，您可以使用穩(wěn)定性圖來查看等離子體是否穩(wěn)定，如附圖所示，用于PPPL國家球形環(huán)面實驗的實驗。紅色區(qū)域不穩(wěn)定，藍色區(qū)域穩(wěn)定。當?shù)入x子體隨時間演變時，由地圖上的箭頭指示，其碰撞性降低并且其旋轉(zhuǎn)增加。這些變化導致等離子體變得不穩(wěn)定，并且等離子體的限制喪失，破壞了聚變反應。