Fyzici z Princetonské laboratoře fyziky plazmatu (PPPL) amerického ministerstva energetiky učinili důležitý krok směrem k
Proč je tak důležité dosáhnout jaderné fúze?
Jaderná fúze je fyzikální proces, kterýpohání naše Slunce. Dochází k němu, když jsou atomy přitlačeny k sobě při extrémně vysokých teplotách a tlacích, což způsobuje, že uvolňují obrovské množství energie splynutím s těžšími atomy.
Vědci z celého světa na tom pracujízachytit a řídit proces atomové fúze na Zemi, aby se vyvinul čistý, bezuhlíkový a možná nevyčerpatelný zdroj energie. Už udělali několik pokusů, ale jen na pár sekund. Jedním z důvodů je tepelný kolaps.
Proč dochází k tepelnému kolapsu a co to je?
Jedním z problémů, o kterém si vědci při studiu tepelného kolapsu dříve nebyli vědomi, je trojrozměrný tvar nebo topologie nevyrovnaných siločar způsobených turbulentní nestabilitou.
Foto: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, prostřednictvím Wikimedia Commons
Způsobila vytvoření malých "kopců"a „údolí“, kde jsou některé částice zadrženy, zatímco jiné se kutálejí z „kopců“ a narážejí na stěny objektu. Existence těchto „kopců“ způsobuje rychlý teplotní kolaps, tzv. tepelné zhášení.
V nové studii vědci vystopovalikolaps až trojrozměrná porucha silných magnetických polí. Používají se v termonukleárních instalacích jako náhrada za silnou gravitaci, která udržuje fúzní reakce v nebeských tělesech, například na Slunci.
Nicméně, v laboratorních experimentech tato poleneuspořádané kvůli nestabilitě plazmy. V případě vážného porušení se siločáry zcela rozloží a „zamotají se jako špagety,“ píší vědci. Kvůli tomu se na stěnu tokamaku „lepí“ velké množství částic. Výsledné teplo může poškodit stěny fúzního zařízení.
Co vědci udělali?
V rámci nové studie vědcipřišel na to, jak vytvořit speciální mapu pro pochopení topologie elektrického vedení. Tím se vyrovnají magnetické „kopce“. Bez nich by byla většina elektronů zachycena a nebyla by schopna způsobit tepelné zhášení pozorované při experimentech.
Vědci tak simulovali topologii termikychlazení jako komplexní trojrozměrná struktura. Je pozoruhodné, že se vyhnuli přílišným zjednodušením, které tak často zavádějí fyziky. Této topologii je notoricky obtížné porozumět kvůli složité interakci mezi elektrickými a magnetickými poli. Výzkumníci PPPL použili k jejímu pochopení kód GTS laboratoře.
Jak to funguje?
Kód modeluje efekt turbulencenestabilita pohybu částic. Ukazuje, jak elektrické pole vytvořené v instalacích vrhá částice mezi magnetické siločáry a následně přispívá k výslednému pohybu zachycených částic. To vede k tepelnému zhášení.
Proč je to důležité?
Nová studie vysvětluje v pojmechfyzika, jak plazma ztrácí energii směrem ke stěně v přítomnosti magnetických siločar. To je velmi užitečné pro hledání inovativních způsobů, jak v budoucnu zmírnit nebo zabránit tepelnému zhášení a rozpadu plazmy.
Přečtěte si více:
Ukázalo se, co se stane s lidským mozkem po hodině v lese
Bylo známo, který čaj ničí bílkoviny v mozku
Podivná mořská stvoření v hlubinách oceánu se ukázala být podobná lidem
Titulní foto: Eye Steel Film