Сенсація

Відкрито механізм стабілізації термоядерної плазми

Однією з проблем отримання термоядерної енергії є пілообразная нестабільність плазми. Нове дослідження, ймовірно, зможе допомогти досягти стабільності і наблизитися на крок до отримання практично нескінченного джерела енергії.

Пилкоподібні коливання – періодичне явище в температурі і щільності плазми, що постачає паливом термоядерні реакції в токамаках. Ці коливання можуть часом поєднуватися з іншими нестабільністю плазми і виробляти серйозні перешкоди, що зводять реакції нанівець. Однак, деякі плазми не схильні до цього явища завдяки механізму, довгий час не давало спокою фізикам.

Дослідники з Прінстонської лабораторії плазмової фізики при Міністерстві енергетики США недавно відтворили комплексні симуляції процесу, здатного розкрити фізику, що стоїть за механізмом, відомим як «нагнітання магнітного потоку». Розгадка цього процесу могла б прискорити отримання термоядерної енергії.

Термоядерна реакція – джерело енергії зірок. Вона являє собою сплав легких елементів в плазму – гаряче, заряджене стан матерії, що складається з вільних електронів і атомних ядер, – яка створює масивні обсяги енергії. Вчені намагаються повторити цей процес на Землі, щоб отримати практично невичерпне джерело енергії для генерації електрики.

Нагнітання магнітного потоку обмежує струм в ядрі плазми, завершальній магнітне поле, яке в свою чергу обмежує гарячий, заряджений газ, що виробляє реакції. Це явище було виявлено в деяких типах термоядерної плазми – воно не дає току стати настільки потужним, щоб спровокувати пилкоподібну нестабільність.

Ізабель Кребс, провідний автор «Фізики плазми», очолила дослідження, яке допомогло вивчити процес. Вона використовувала код M3D-C1, розроблений Принстонской лабораторією плазмової фізики, на високопродуктивному комп’ютерному кластері лабораторії, у співпраці з фізиками Стівеном Джардіні та Нейт Ферраро, разработвашімі код.

«Ми не розуміли механізм, що стоїть за нагнітанням магнітного потоку, – каже Джардін. – Робота Ізабель описує весь процес ».

У симуляції лабораторії, магнітне нагнітання потоку розвивається в «гібридні сценарії», що існують між стандартних режимів, що включають високочастотну плазму (H-тип) і низькочастотну плазму (L-тип), а також в просунуті сценарії, в яких плазма діє в стабільному режимі. У гібридних сценаріях, ток залишається плоским в ядрі плазми в той час, як тиск плазми залишається істотно високим.

Така комбінація створює так званий «режим квазіобмена», що діє подібно змішувача, змішують плазму під час деформування магнітного поля. Змішувач створює потужний ефект, що підтримує площину потоку і попереджає утворення пилкоподібної нестабільності. Схожий процес підтримує магнітне поле, яке захищає Землю від космічних променів – розплавлена ​​рідина в залізному ядрі планети служить тим самим змішувачем.

Цей механізм також регулює сам себе, згідно симуляціям. Якщо нагнітання потоку сильно зросте, ток в ядрі плазми залишається «на порозі пилкоподібної нестабільності», згідно Кребс. Залишаючись нижче порога, струм не дає коливатися температурі і щільності плазми.

Симуляції також можуть допомогти розробити заходи для попередження проблемних коливань.

«Цей механізм може становити великий інтерес для майбутніх великомасштабних термоядерних експериментів, таких як ITER» – говорить Кребс.

ITER – великий міжнародний термоядерний експеримент, що будується у Франції. Для нього, отримання гібридного сценарію може призвести нагнітання потоку і стримати пилковидні нестабільності.

Джерело: NAKED SCIENCE

Підпишіться на групу «СВІДОК» у Facebook

Більше актуальних новин дивіться в програмі “Свідок” на телеканалі НТН по буднях – 8.30, 12.30, 16.30, 19.00, 23.15, і щосуботи о 19.00.

Loading...
Загрузка...