Avastatud: optimaalsed magnetväljad takistuste summutamiseks tokamakides

G4S Kodusaade (Juuli 2019).

Anonim

Fusion, päikese ja tähte juhtiv jõud, toodab tohutul hulgal energiat. Siin asuvad teadlased püüavad seda protsessi kopeerida, mis ühendab kergeid elemente kuumalt laetud plasmast, mis koosneb vabadest elektronidest ja aatomtuumidest, et luua peaaegu ammendamatu energiavarustus elektri tootmiseks, mida võib nimetada "täheks jar. "

Maailma termotuumasünteesi jõudude hõivamiseks on pikaaegne mõistatus, kuidas vähendada või kõrvaldada plasma üldine ebastabiilsus, mida nimetatakse servade lokaliseeritud režiimideks (ELM). Nii nagu päike avaldab tohutuid energia puruneid päikesepõlemiskiirguse kujul, võivad sellised põlemiskäigulised elektromagnetilise ühilduvuse puruned lüüa sisse sõõrikupõletavate tokamüüride seintega, kus on fusioonreaktsioonid, mis võivad potentsiaalselt kahjustada reaktori seinu.

Ripples kontrollib uusi purjeid

Nende purunemiste kontrollimiseks häirivad teadlased väikseid magnetväljasid, mida nimetatakse resonantseteks magnetväljaks (RPP), mis moonutavad plasmast vabaneva liigirõhu sileat sõõrikujulist kuju, mis vähendab või takistab ELMide esinemist. Raske osa tekitab vaid 3-D moonutuse õige summa, et kõrvaldada ELM-id ilma teiste ebastabiilsuste tekitamata ja liiga palju energiat vabastades, mis halvimal juhul võib põhjustada suuri häireid, mis lõpetavad plasma.

Ülesande tegemine erakordselt raskeks on asjaolu, et plasmale on võimalik rakendada peaaegu piiramatut magnetmomograafiat, mistõttu on õige moonutuste leidmine erakordne väljakutse. Kuid mitte enam.

Ameerika Ühendriikide energeetikaministeeriumi (DOE) füüsik Jong-Kyu pargis (DOE) Princetoni Plasma Physics Laboratory (PPPL), kes töötas koos Ameerika Ühendriikide kolleegidega ja Korea riikliku fusiooniuuringute instituudiga (NFRI), on edukalt ennustanud kogu komplekti kasulikke 3-D moonutusi ELM-i kontrollimiseks ilma probleemide tekitamata. Teadlased kinnitasid neid prognoose Lõuna-Korea Daejeonis asuva Koreani ülijuhtivate Tokamak Advanced Researchi (KSTAR) rajatise, mis on üks maailma arenenumaid ülijuhtivaid tokamakume.

KSTAR sobib testideks

KSTAR oli idee ennustuste testimiseks tänu oma täiustatud magnetkontrollidele täpsete moonutuste tekitamiseks plasmas peaaegu täiusliku, sõõrikujulise sümmeetriana. Kõige kasulikumate moonutuste kindlakstegemine, mis moodustab vähem kui ühe protsendi kõigist võimalikest moonutustest, mida võiks KSTAR-i kaudu toota, oleks olnud praktiliselt võimatu ilma uurimisrühma välja töötatud ennustusmudeli väljundita.

Tulemuseks oli pretsedenti panemise saavutused. "Me näitame esimest korda tokamakis täieliku 3-D väli tööakna, et suruda ELM-i ilma tuumade ebastabiilsust või ülemäära lagunevat sünnitust segamata, " ütles Park, kelle paberil on kirjutatud 14 Ameerika Ühendriikide ja Lõuna-Korea- avaldatakse looduse füüsikas. "Pikemat aega arvasime, et oleks raske välja selgitada kõik kasulikud sümmeetriat kahjustavad valdkonnad, kuid meie töö näitab nüüd lihtsat menetlust kõigi selliste konfiguratsioonide komplekti tuvastamiseks."

Teadlased vähendasid arvutuste keerukust, kui nad mõistsid, et plasmakontsentratsioonide moonutamise viiside arv on tegelikult palju väiksem kui võimalikest 3-D-väljade hulk, mida saab plasmale rakendada. Töötades tagurpidi, moonutusteks 3-D-väljadele, arvutasid autorid ELMide kõrvaldamiseks kõige tõhusamad väljad. KSTAR-i eksperimendid kinnitasid ennustusi märkimisväärse täpsusega.

Leiud pakuvad uut usaldust

KSTARi leiud pakuvad uut usku võimega prognoosida Prantsusmaal ehitatava rahvusvahelise tokamaki ITER-i jaoks optimaalseid 3-d välju, mis kavatsevad kasutada spetsiaalseid magnetid, et tekitada 3-D moonutusi ELM-i kontrollimiseks. Selline kontroll on ITERi jaoks ülioluline, mille eesmärgiks on toota 10 korda rohkem energiat kui plasma kütmiseks. Nimetatud autorid väidavad, et "selles uuringus kasutatud meetod ja põhimõte võivad oluliselt parandada komakohase 3-D optimeerimisprotsessi tõhusust ja täpsust tokamakides."

menu
menu