Teadlased sooritavad esimese põhifüüsika simulatsiooni ringlussevõetud aatomite mõju plasma turbulentsile

The Widowmaker - it could save your life ! #KnowYourScore #CAC (Juuni 2019).

Anonim

Turbulentsus, vägivaldselt ebakompetentne plasmahäire, võib takistada plasma kasvutempot, et kütta termotuumasünteesi reaktsioone. Pikk teadlaste murelikkus on mõjutanud tokamakide seinte taaskasutatud aatomite turbulentsi, mis piirdub plasmaga. Need aatomid on neutraalsed, mis tähendab, et neil pole mingit laengut ja see ei mõjuta tokamaki magnetvälja või plasma turbulentsi, erinevalt elektronidest ja ioonidest või aatomi tuumikest plasmas. Kuid eksperimendid on näidanud, et neutraalsed aatomid võivad märkimisväärselt parandada serva plasmakontsentratsiooni, seega nende mõjude teoreetiline huvi.

Ameerika Ühendriikide energeetikaministeeriumi (DOE) Princetoni Plasma Füüsika Laboratooriumi (PPPL) füsiklased on esimeses põhifüüsikalises katses uurida aatomite mõju, näidanud, kuidas ringlussevõetud neutraalid, mis tekivad, kui kuuma plasma tabab tokamaki seinu, suurendab turbulentsust mida juhitakse nn ioonide temperatuuri gradiendiga (ITG). See gradient esineb fusioonpulbri servas tokamakis ja kujutab endast üleminekut plasma kuumast südamikust ümbritsevate materjalipindadega külgnevale külgnevale piirile.

Extreme-scale arvuti kood

Simulatsiooni saavutamiseks kasutasid teadlased äärmiselt laiaulatuslikku XGC1 kineetilist koodi, mis oli esimene samm ringlussevõetud neutraalide loodud üldiste tingimuste uurimisel. "Plasma turbulentsi simuleerimine servapiirkonnas on üsna raske, " ütles füüsik Daren Stotler. "XGC1 koodi väljatöötamine võimaldas meil integreerida neutraalse osakeste põhifüüsika kineetilistes arvutiarvutustes multiscale, mikroskoopilise turbulentsuse ja makrokaalude taustdünaamikaga, " ütles ta. "See ei olnud varem võimalik."

Juulis toimunud ajakavas Nuclear Fusion avaldatud tulemused näitasid, et neutraalsed aatomid suurendavad ITG turbulentsi kahel viisil:

  • Esiteks, nad lahkuvad plasmast pjedestaalist või transpordibarjäärist plasma äärel ja suurendavad seeläbi ITG-gradienti.
  • Järgnevalt vähendavad nad plasma rotatsiooni kääritatud või erinevat kiirust. Kiirendatud pöörlemine vähendab turbulentsi ja aitab stabiliseerida fusioonplasma.

Võrdlus katsetega

Edaspidi püüavad teadlased võrrelda oma mudeli tulemusi eksperimentaalse vaatlusega, ülesandega, mis nõuab rohkem täielikke simulatsioone, mis hõlmavad muid turbulentsi reegleid. Leiud võivad viia paremini arusaamisele plasmade üleminekust alates madalast sünnitusest kuni kõrge sünnituseni või H-režiimi - režiimi, milles eeldatavasti tulevased tokamad toimivad. Teadlased leiavad üldiselt, et H-režiimiga toimimine soodustab väiksemat ringlussevõttu ja seega vähem neutraalasendeid. See töö võib ka paremini mõista Prantsusmaal ehitatava rahvusvahelise tuumasünteesi rajatise ITER-i plasmakontsentratsiooni, kus neutraalne ringlussevõtt võib praegustest tokamatest täheldatavast erinevusest erineda.

menu
menu