铍是一种长期用于X光机和航天器的坚硬银色金属，它正在寻求将太阳和恒星驱动到地球的力量发挥作用。铍是ITER中用于墙体的两种主要材料之一，ITER是法国正在建造的多国聚变设施，用于展示聚变能的实用性。现在，美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)和通用原子公司的物理学家得出结论，向ITER中注入微小的铍颗粒有助于稳定等离子体，从而促进聚变反应。
实验和计算机模拟发现，注入的颗粒有助于在等离子体中创造条件，可以触发称为边缘局部模式(ELM)的小火山爆发。如果足够频繁地触发，微小的ELM可防止可能阻止聚变反应并破坏ITER设施的巨大喷发。
世界各地的科学家正在寻求在地球上复制聚变，以获得几乎无穷无尽的电力供应。这个过程涉及等离子体，一种非常热的自由浮动电子和原子核或离子汤。原子核的合并释放出巨大的能量。
在目前的实验中，研究人员向通用原子公司为圣地亚哥DOE运营的DIII-D国家融合设施注入碳，锂和碳化硼颗粒 - 轻金属，这些金属具有铍的几种特性。“这些轻金属是DIII-D中常用的材料，与铍共有几种性质，”PPPL物理学家罗伯特伦斯福德说，该论文的主要作者报告了核材料和能源的结果。由于三种金属的内部结构类似于铍的内部结构，科学家们推断所有这些元素都会以类似的方式影响ITER等离子体。物理学家还使用磁场使DIII-D等离子体类似于等离子体，因为预计它会在ITER中发生。
这些实验是他们的第一次。“这是第一次尝试弄清楚这些杂质颗粒如何渗入ITER，以及你是否会在温度，密度和压力方面做出足够的变化来触发ELM，”等离子边缘负责人Rajesh Maingi说。 PPPL的研究和论文的共同作者。“事实上它看起来像这种颗粒注射技术，这些元素会有所帮助。”
如果是这样，注入可以降低ITER中大型ELM的风险。“通过自发发生的ELM进入ITER第一道墙的能量足以对墙壁造成严重破坏，”Lunsford说。“如果没有做任何事情，你的组件寿命会短得令人无法接受，可能需要每隔几个月更换一次。”
伦斯福德还使用了他自己编写的一个程序，该程序显示，注射直径为1.5毫米的铍颗粒，大约是牙签的厚度，会以一种可能触发小型ELM的方式渗透到ITER等离子体的边缘。在该尺寸下，颗粒的足够表面将蒸发或烧蚀，以允许铍渗透到等离子体中可以最有效地触发ELM的位置。
下一步将计算ITER中杂质颗粒引起的密度变化是否确实会触发ELM，如实验和模拟所示。该研究目前正在与ITER的国际专家合作进行。
研究人员设想注射铍颗粒只是众多工具中的一种，包括使用外部磁铁和注射氘颗粒，以管理像ITER这样的环形托卡马克设施中的等离子体。科学家希望在英国联合欧洲圆环(JET)上进行类似的实验，这是目前世界上最大的托卡马克，以确认其计算结果。Lunsford说：“我们认为，每个人都需要采用一系列不同的技术才能真正控制ELM问题。”