Fysikere ved det amerikanske energiministeriums Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har taget et vigtigt skridt i retning af
Hvorfor er det så vigtigt at opnå nuklear fusion?
Nuklear fusion er en fysisk proces, derdriver vores sol. Det opstår, når atomer tvinges sammen ved ekstremt høje temperaturer og tryk, hvilket får dem til at frigive enorme mængder energi ved at fusionere med tungere atomer.
Forskere over hele verden arbejder påindfange og lede processen med atomar fusion på Jorden for at udvikle en ren, kulstoffri og muligvis uudtømmelig energikilde. De har allerede gjort flere forsøg, men kun i få sekunder. En årsag er termisk kollaps.
Hvorfor opstår termisk kollaps, og hvad er det?
Et problem, som forskere tidligere har været uvidende om i deres undersøgelse af termisk kollaps, er den tredimensionelle form eller topologi af de uberegnelige feltlinjer forårsaget af turbulent ustabilitet.
Foto: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Hun forårsagede skabelsen af små "bakker"og "dale", hvor nogle partikler tilbageholdes, mens andre ruller ned ad "bakker" og rammer objektets vægge. Eksistensen af disse "bakker" forårsager et hurtigt temperaturkollaps, den såkaldte termiske slukning.
I en ny undersøgelse sporede forskerekollaps til tredimensionel forstyrrelse af stærke magnetfelter. De bruges i termonukleare installationer som erstatning for kraftig tyngdekraft, som holder fusionsreaktioner i himmellegemer, for eksempel i Solen.
Men i laboratorieforsøg er disse felterforstyrret på grund af plasmaustabilitet. I tilfælde af en alvorlig krænkelse bliver feltlinjerne fuldstændig uordnede og "filtrer sig som spaghetti", skriver forskerne. På grund af dette "klæber" et stort antal partikler til tokamak-væggen. Den resulterende varme kan beskadige fusionsanlæggets vægge.
Hvad har forskerne gjort?
Som en del af en ny undersøgelse har forskerefundet ud af, hvordan man laver et specielt kort for at forstå topologien af elledninger. Dette udjævner de magnetiske "bakker". Uden dem ville de fleste elektroner blive fanget og ville ikke være i stand til at forårsage den termiske quenching observeret i eksperimenter.
Således simulerede videnskabsmænd topologien af termiskafkøling som en kompleks tredimensionel struktur. De undgik især de oversimplifikationer, som så ofte vildleder fysikere. Denne topologi er notorisk svær at forstå på grund af den komplekse interaktion mellem elektriske og magnetiske felter. PPPL-forskere brugte laboratoriets GTS-kode til at forstå den.
Hvordan virker det?
Koden modellerer effekten af turbulentustabilitet ved partikelbevægelse. Den viser, hvordan det elektriske felt, der skabes i installationerne, kaster partikler mellem magnetfeltlinjerne og derefter bidrager til den resulterende bevægelse af de indespærrede partikler. Dette er, hvad der fører til termisk quenching.
Hvorfor er dette vigtigt?
Ny undersøgelse forklarer mhtfysik, hvordan plasma taber energi mod væggen i nærvær af magnetiske feltlinjer. Dette er meget nyttigt til at finde innovative måder at afbøde eller forhindre termisk quenching og plasmanedbrydning i fremtiden.
Læs mere:
Det viste sig, hvad der sker med den menneskelige hjerne efter en time i skoven
Det blev kendt, hvilken te der ødelægger protein i hjernen
Mærkelige havdyr i havets dybder viste sig at ligne mennesker
Forsidefoto: Eye Steel Film