Физиците от Принстънската лаборатория по физика на плазмата (PPPL) на Министерството на енергетиката на САЩ направиха важна стъпка към
Защо е толкова важно да се постигне ядрен синтез?
Ядреният синтез е физически процес, койтозахранва нашето Слънце. Това се случва, когато атомите се притискат заедно при изключително високи температури и налягания, което ги кара да отделят огромни количества енергия чрез сливане с по-тежки атоми.
Учените от цял свят работят върхуулови и насочи процеса на атомен синтез на Земята, за да разработи чист, без въглерод и вероятно неизчерпаем източник на енергия. Те вече са направили няколко опита, но само за няколко секунди. Една от причините е термичният колапс.
Защо възниква термичен колапс и какво представлява той?
Един проблем, за който учените преди това не са знаели в своето изследване на термичния колапс, е триизмерната форма или топология на нестабилните линии на полето, причинени от турбулентна нестабилност.
Снимка: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, чрез Wikimedia Commons
Тя предизвика създаването на малки "хълмове"и „долини“, където някои частици се задържат, докато други се търкалят надолу по „хълмове“ и се удрят в стените на обекта. Съществуването на тези "хълмове" причинява бърз температурен колапс, така нареченото термично закаляване.
В ново изследване учените проследихаколапс до триизмерно разстройство на силни магнитни полета. Те се използват в термоядрени инсталации като заместители на мощната гравитация, която поддържа реакции на синтез в небесните тела, например в Слънцето.
Въпреки това, в лабораторни експерименти тези полетанарушена поради нестабилност на плазмата. В случай на сериозно нарушение, линиите на полето стават напълно неподредени, „заплитат се като спагети“, пишат учените. Поради това голям брой частици се „залепват“ към стената на токамака. Получената топлина може да повреди стените на съоръжението за синтез.
Какво са направили учените?
В рамках нового исследования ученые разбра как да създаде специална карта, за да разбере топологията на електропроводите. Това изравнява магнитните „хълмове“. Без тях повечето електрони биха били уловени и не биха могли да причинят термичното охлаждане, наблюдавано при експериментите.
Така учените симулираха топологията на топлиннатаохлаждане като сложна триизмерна структура. За отбелязване е, че те избягват прекалено опростяванията, които толкова често подвеждат физиците. Тази топология е известна като трудна за разбиране поради сложното взаимодействие между електрически и магнитни полета. Изследователите на PPPL са използвали GTS кода на Lab, за да я разберат.
Как работи?
Кодът моделира ефекта на турбулентностнестабилност при движение на частици. Той показва как електрическото поле, създадено в инсталациите, хвърля частици между линиите на магнитното поле и след това допринася за полученото движение на уловените частици. Това води до термично закаляване.
Защо това е важно?
Ново проучване обяснява по отношение нафизика, как плазмата губи енергия към стената в присъствието на линии на магнитно поле. Това е много полезно за намиране на иновативни начини за смекчаване или предотвратяване на термично охлаждане и плазмен разпад в бъдеще.
Прочетете още:
Оказа се какво се случва с човешкия мозък след един час в гората
Стана известно кой чай разрушава протеините в мозъка
Странни морски обитатели в дълбините на океана се оказаха подобни на хората
Снимка на корицата: Eye Steel Film