Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Princetoni Plazmafizikai Laboratóriumának (PPPL) fizikusai fontos lépést tettek afelé
Miért olyan fontos a magfúzió megvalósítása?
A magfúzió egy fizikai folyamat, amelyerőt ad a Napunknak. Akkor fordul elő, amikor az atomokat rendkívül magas hőmérsékleten és nyomáson egymáshoz kényszerítik, és hatalmas mennyiségű energiát szabadítanak fel a nehezebb atomokkal való egyesülés révén.
A tudósok világszerte azon dolgoznakrögzíteni és irányítani az atomfúzió folyamatát a Földön, hogy tiszta, szén-dioxid-mentes és esetleg kimeríthetetlen energiaforrást fejlesszenek ki. Többször próbálkoztak már, de csak néhány másodpercig. Az egyik ok a termikus összeomlás.
Miért fordul elő termikus összeomlás és mi ez?
Az egyik probléma, amellyel a tudósok korábban nem voltak tisztában a termikus összeomlás tanulmányozása során, a turbulens instabilitás okozta ingadozó térvonalak háromdimenziós alakja vagy topológiája.
Fotó: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, a Wikimedia Commonson keresztül
Ő okozta az apró "dombok" létrejöttétés „völgyek”, ahol egyes részecskék megmaradnak, míg mások „dombokról” legurulnak, és becsapódnak az objektum falaiba. E "dombok" létezése gyors hőmérséklet-összeomlást, az úgynevezett termikus kioltást okoz.
Egy új tanulmányban a tudósok nyomon követtékösszeomlása az erős mágneses mezők háromdimenziós zavarává. Termonukleáris létesítményekben használják az erős gravitáció helyettesítésére, amely fúziós reakciókat tart fenn az égitestekben, például a Napban.
A laboratóriumi kísérletekben azonban ezeken a területekena plazma instabilitása miatt rendezetlen. Súlyos jogsértés esetén a mezővonalak teljesen rendezetlenné válnak, „spagettiként gabalyodnak össze” – írják a tudósok. Emiatt nagyszámú részecske „ragad” a tokamak falára. A keletkező hő károsíthatja a fúziós létesítmény falait.
Mit tettek a tudósok?
Egy új tanulmány részeként a tudósokkitalálta, hogyan hozhat létre egy speciális térképet az elektromos vezetékek topológiájának megértéséhez. Ez kiegyenlíti a mágneses „dombokat”. Nélkülük a legtöbb elektron beszorulna, és nem tudná előidézni a kísérletekben megfigyelt hőkioltást.
Így a tudósok szimulálták a termikus topológiáthűtés, mint összetett háromdimenziós szerkezet. Nevezetesen elkerülték a túlzott leegyszerűsítéseket, amelyek oly gyakran félrevezetik a fizikusokat. Ez a topológia köztudottan nehezen érthető az elektromos és mágneses mezők közötti összetett kölcsönhatás miatt. A PPPL kutatói a Lab GTS-kódját használták a megértéshez.
Hogyan működik?
A kód modellezi a turbulens hatásátinstabilitás a részecskék mozgásában. Megmutatja, hogy az installációkban létrejövő elektromos tér hogyan dobja a részecskéket a mágneses erővonalak közé, majd hozzájárul a csapdába esett részecskék ebből eredő mozgásához. Ez az, ami termikus kioltáshoz vezet.
Miért fontos ez?
Az új tanulmány a következőképpen magyarázzafizika, hogyan veszít energiát a plazma a fal felé mágneses erővonalak jelenlétében. Ez nagyon hasznos, ha innovatív módszereket talál a hőkioltás és a plazma lebomlásának csökkentésére vagy megelőzésére a jövőben.
Olvass tovább:
Kiderült, mi történik az emberi aggyal egy óra erdőben töltött óra után
Ismertté vált, hogy melyik tea pusztítja el a fehérjét az agyban
Az óceán mélyén élő furcsa tengeri lényekről kiderült, hogy hasonlítanak az emberekhez
Borítókép: Eye Steel Film