科學家使用共振磁場擾動，成功抑制核融合反應爐中的不穩定電漿
核融合產生大量的能量驅動著恆星。長期以來，科學家試圖複製這個過程，但如何減少或消除電漿中常見的不穩定：邊緣局部模式（edge localized modes，ELM），成了在地球上使用這種能量的一大難題。就像太陽以閃焰（solar flare）的形式爆發出巨大的能量一樣， ELM 產生的相似爆發可能會撞上環磁機（Tokamak），進而損壞核融合反應爐。
共振磁場擾動
核融合的過程中，困難的部分是讓電漿產生恰當的三維扭曲，以消除 ELM，而不會觸發其他不穩定性，或釋放過多的能量。否則在最壞的情況下，這些能量將會中止整個反應。然而，干擾電漿的磁性扭曲有無限種可能性，讓找出正確的扭曲成了非常大的挑戰。
為了解決此問題，美國普林斯頓電漿物理實驗室（Princeton Plasma Physics Laboratory，PPPL）的物理學家 Jong-Kyu Park 與韓國國家核融合研究所（National Fusion Research Institute，NFRI）的團隊合作，使用稱為共振磁場擾動（resonant magnetic perturbations，RMP）的微小磁波，來干擾電漿光滑的圓環形狀，釋放過多的壓力，以減輕或阻止 ELM 的發生。
研究團隊成功預測出一整套電漿的有效三維扭曲，可控制 ELM 而不會產生更多問題，並能顯著提高環磁機的效率。
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研究人員發現，電漿的扭曲方式其實遠少於可以施加在電漿上的三維場數量，讓運算的複雜性得以降低。研究人員再從扭曲方式回推所使用的三維場，並以此計算出消除 ELM 的最有效磁場。
研究人員在韓國大田（Daejeon）的韓國超導環磁機先進研究所（Korean Superconducting Tokamak Advanced Research，KSTAR）進行了驗證，結果非常準確地證實了這些預測。
KSTAR 採用的先進磁鐵控制技術，可以在近乎完美的對稱圓環形電漿中產生精確的扭曲。研究團隊開發出一種精確的預測模型，讓驗證數量減少到 KSTAR 可能產生扭曲的 1% 以內，得以辨別最佳的扭曲。
此研究結果將有助於為國際熱核融合實驗反應爐（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）預測電漿的最佳三維場，ITER 計劃採用特殊磁鐵產生電漿扭曲以控制 ELM 。這種控制對 ITER 至關重要， ITER 的目標是產生比加熱電漿所需能量高出十倍的能量。
參考資料：
- Greenwald, J. (2018, September 10). Discovered: Optimal magnetic fields for suppressing instabilities in tokamaks. Retrieved September 24, 2018.
- Park, J., Jeon, Y., In, Y., Ahn, J., Nazikian, R., Park, G., . . . Zarnstroff, M. C. (2018). 3D field phase-space control in tokamak plasmas. Nature Physics. doi:10.1038/s41567-018-0268-8
