Οι φυσικοί στο Εργαστήριο Φυσικής Πλάσματος Πρίνστον του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (PPPL) έκαναν ένα σημαντικό βήμα προς
Γιατί είναι τόσο σημαντικό να επιτευχθεί πυρηνική σύντηξη;
Η πυρηνική σύντηξη είναι μια φυσική διαδικασία πουτροφοδοτεί τον Ήλιο μας. Εμφανίζεται όταν τα άτομα εξαναγκάζονται μαζί σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, με αποτέλεσμα να απελευθερώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας συντήκοντας με βαρύτερα άτομα.
Επιστήμονες σε όλο τον κόσμο εργάζονται για νασυλλάβουν και κατευθύνουν τη διαδικασία της ατομικής σύντηξης στη Γη για να αναπτύξουν μια καθαρή, χωρίς άνθρακα και πιθανώς ανεξάντλητη πηγή ενέργειας. Έχουν ήδη κάνει αρκετές προσπάθειες, αλλά μόνο για λίγα δευτερόλεπτα. Ένας λόγος είναι η θερμική κατάρρευση.
Γιατί συμβαίνει η θερμική κατάρρευση και τι είναι;
Ένα πρόβλημα που προηγουμένως αγνοούσαν οι επιστήμονες στη μελέτη τους για τη θερμική κατάρρευση είναι το τρισδιάστατο σχήμα ή η τοπολογία των ασταθών γραμμών πεδίου που προκαλούνται από τυρβώδη αστάθεια.
Φωτογραφία: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, μέσω Wikimedia Commons
Προκάλεσε τη δημιουργία μικροσκοπικών "λόφων"και «κοιλάδες», όπου κάποια σωματίδια συγκρατούνται ενώ άλλα κυλούν κάτω από «λόφους» και προσκρούουν στα τοιχώματα του αντικειμένου. Η ύπαρξη αυτών των «λόφων» προκαλεί μια ταχεία κατάρρευση της θερμοκρασίας, το λεγόμενο θερμικό σβήσιμο.
Σε μια νέα μελέτη, οι επιστήμονες εντόπισανκατάρρευση σε τρισδιάστατη διαταραχή ισχυρών μαγνητικών πεδίων. Χρησιμοποιούνται σε θερμοπυρηνικές εγκαταστάσεις ως υποκατάστατα της ισχυρής βαρύτητας, η οποία διατηρεί αντιδράσεις σύντηξης σε ουράνια σώματα, για παράδειγμα, στον Ήλιο.
Ωστόσο, σε εργαστηριακά πειράματα αυτά τα πεδίαδιαταραχές λόγω αστάθειας στο πλάσμα. Σε περίπτωση σοβαρής παραβίασης, οι γραμμές του χωραφιού διαταράσσονται εντελώς, «μπλέκονται σαν μακαρόνια», γράφουν οι επιστήμονες. Εξαιτίας αυτού, ένας μεγάλος αριθμός σωματιδίων «κολλάει» στον τοίχο του τοκαμάκ. Η θερμότητα που προκύπτει μπορεί να καταστρέψει τα τοιχώματα της εγκατάστασης σύντηξης.
Τι έχουν κάνει οι επιστήμονες;
Στο πλαίσιο μιας νέας μελέτης, οι επιστήμονεςκατάλαβε πώς να δημιουργήσει έναν ειδικό χάρτη για να κατανοήσει την τοπολογία των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό ισοπεδώνει τους μαγνητικούς «λόφους». Χωρίς αυτά, τα περισσότερα ηλεκτρόνια θα παγιδεύονταν και δεν θα μπορούσαν να προκαλέσουν τη θερμική απόσβεση που παρατηρήθηκε στα πειράματα.
Έτσι, οι επιστήμονες προσομοίωσαν την τοπολογία της θερμικήςψύξη ως σύνθετη τρισδιάστατη δομή. Συγκεκριμένα, απέφυγαν τις υπεραπλουστεύσεις που τόσο συχνά παραπλανούν τους φυσικούς. Αυτή η τοπολογία είναι εμφανώς δυσνόητη λόγω της πολύπλοκης αλληλεπίδρασης μεταξύ ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. Ερευνητές PPPL χρησιμοποίησαν τον κώδικα GTS του Εργαστηρίου για να την κατανοήσουν.
Πώς λειτουργεί;
Ο κώδικας μοντελοποιεί την επίδραση του τυρβώδουςαστάθεια στην κίνηση των σωματιδίων. Δείχνει πώς το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται στις εγκαταστάσεις ρίχνει σωματίδια μεταξύ των γραμμών του μαγνητικού πεδίου και στη συνέχεια συμβάλλει στην προκύπτουσα κίνηση των παγιδευμένων σωματιδίων. Αυτό είναι που οδηγεί σε θερμική απόσβεση.
Γιατί είναι αυτό σημαντικό;
Νέα μελέτη εξηγεί με όρουςΦυσική, πώς το πλάσμα χάνει ενέργεια προς τον τοίχο παρουσία γραμμών μαγνητικού πεδίου. Αυτό είναι πολύ χρήσιμο για την εύρεση καινοτόμων τρόπων για τον μετριασμό ή την πρόληψη της θερμικής απόσβεσης και της διάσπασης του πλάσματος στο μέλλον.
Διαβάστε περισσότερα:
Αποδείχθηκε τι συμβαίνει στον ανθρώπινο εγκέφαλο μετά από μία ώρα στο δάσος
Έγινε γνωστό ποιο τσάι καταστρέφει την πρωτεΐνη στον εγκέφαλο
Τα περίεργα θαλάσσια πλάσματα στα βάθη του ωκεανού αποδείχτηκαν παρόμοια με τους ανθρώπους
Φωτογραφία εξωφύλλου: Eye Steel Film