Fizičari iz Laboratorija za fiziku plazme (PPPL) Ministarstva energetike SAD-a poduzeli su važan korak prema
Zašto je toliko važno postići nuklearnu fuziju?
Nuklearna fuzija je fizički proces kojinapaja naše Sunce. Do njega dolazi kada su atomi prisiljeni zajedno na ekstremno visokim temperaturama i pritiscima, zbog čega oslobađaju ogromne količine energije stapanjem s težim atomima.
Znanstvenici diljem svijeta rade na tomeuhvatiti i usmjeriti proces atomske fuzije na Zemlji kako bi se razvio čist, bez ugljika i vjerojatno neiscrpan izvor energije. Već su nekoliko puta pokušali, ali samo na nekoliko sekundi. Jedan od razloga je toplinski kolaps.
Zašto dolazi do toplinskog kolapsa i što je to?
Jedan problem kojeg znanstvenici ranije nisu bili svjesni u svojim proučavanjima toplinskog kolapsa je trodimenzionalni oblik ili topologija nestalnih linija polja uzrokovanih turbulentnom nestabilnošću.
Fotografija: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, putem Wikimedia Commons
Izazvala je stvaranje sitnih "brežuljaka"i "doline", gdje se neke čestice zadržavaju dok se druge kotrljaju niz "brda" i udaraju o stijenke objekta. Postojanje tih "brda" uzrokuje brzi temperaturni kolaps, takozvano toplinsko kaljenje.
U novoj studiji znanstvenici su pratilikolaps u trodimenzionalni poremećaj jakih magnetskih polja. Koriste se u termonuklearnim instalacijama kao zamjena za moćnu gravitaciju, koja održava reakcije fuzije u nebeskim tijelima, na primjer, na Suncu.
Međutim, u laboratorijskim pokusima ta poljaporemećen zbog nestabilnosti plazme. U slučaju ozbiljnog kršenja, linije polja postaju potpuno neuredne, "zapetljane poput špageta", pišu znanstvenici. Zbog toga se veliki broj čestica “zalijepi” za stijenku tokamaka. Toplina koja nastaje može oštetiti zidove fuzijskog postrojenja.
Što su znanstvenici učinili?
U sklopu nove studije znanstvenicishvatio kako stvoriti posebnu kartu za razumijevanje topologije dalekovoda. Ovo izravnava magnetska "brda". Bez njih bi većina elektrona bila zarobljena i ne bi mogli uzrokovati toplinsko gašenje koje se promatra u eksperimentima.
Tako su znanstvenici simulirali toplinsku topologijuhlađenje kao složena trodimenzionalna struktura. Primjetno je da su izbjegli pretjerana pojednostavljenja koja tako često dovode fizičare u zabludu. Ovu topologiju je notorno teško razumjeti zbog složene interakcije između električnih i magnetskih polja. Istraživači PPPL-a upotrijebili su Labov GTS kod da bi je razumjeli.
Kako to funkcionira?
Kod modelira učinak turbulentnognestabilnost pri gibanju čestica. Prikazuje kako električno polje stvoreno u instalacijama baca čestice između linija magnetskog polja i zatim pridonosi rezultirajućem kretanju zarobljenih čestica. To je ono što dovodi do toplinskog kaljenja.
Zašto je to važno?
Nova studija objašnjava u smislufizike, kako plazma gubi energiju prema zidu u prisutnosti linija magnetskog polja. Ovo je vrlo korisno za pronalaženje inovativnih načina za ublažavanje ili sprječavanje toplinskog gašenja i razgradnje plazme u budućnosti.
Čitaj više:
Pokazalo se što se događa s ljudskim mozgom nakon jednog sata u šumi
Postalo je poznato koji čaj uništava proteine u mozgu
Pokazalo se da su čudna morska stvorenja u dubinama oceana slična ljudima
Naslovna fotografija: Eye Steel Film