פיזיקאים במעבדת הפיזיקה הפלזמה של פרינסטון (PPPL) של משרד האנרגיה האמריקני עשו צעד חשוב לקראת
מדוע כל כך חשוב להשיג היתוך גרעיני?
היתוך גרעיני הוא תהליך פיזיקלי שמפעיל את השמש שלנו. זה מתרחש כאשר אטומים נאלצים יחד בטמפרטורות ולחצים גבוהים במיוחד, מה שגורם להם לשחרר כמויות אדירות של אנרגיה על ידי התמזגות עם אטומים כבדים יותר.
מדענים ברחבי העולם עובדים כדיללכוד ולכוון את תהליך ההיתוך האטומי על כדור הארץ כדי לפתח מקור אנרגיה נקי, נטול פחמן ואולי בלתי נדלה. הם כבר עשו כמה ניסיונות, אבל רק לכמה שניות. אחת הסיבות היא קריסה תרמית.
מדוע מתרחשת קריסה תרמית ומהי?
בעיה אחת שמדענים לא היו מודעים לה בעבר במחקרם על קריסה תרמית היא הצורה התלת מימדית או הטופולוגיה של קווי השדה הבלתי יציבים הנגרמים מחוסר יציבות סוערת.
צילום: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, באמצעות Wikimedia Commons
היא גרמה ליצירת "גבעות" זעירותו"עמקים", שבהם חלקיקים מסוימים נשמרים בעוד שאחרים מתגלגלים במורד "גבעות" ופוגעים בקירות האובייקט. קיומן של "גבעות" אלו גורם לקריסת טמפרטורה מהירה, מה שנקרא כיבוי תרמי.
במחקר חדש, מדענים התחקו אחרקריסה להפרעה תלת מימדית של שדות מגנטיים חזקים. הם משמשים במתקנים תרמו-גרעיניים כתחליף לכוח הכבידה העוצמתי, המחזיק תגובות היתוך בגרמי השמיים, למשל, בשמש.
עם זאת, בניסויי מעבדה תחומים אלהמופרע עקב חוסר יציבות פלזמה. במקרה של הפרה חמורה, קווי השטח הופכים לא מסודרים לחלוטין, "מסבכים כמו ספגטי", כותבים המדענים. בגלל זה, מספר רב של חלקיקים "נדבק" לקיר של הטוקמק. החום שנוצר עלול לפגוע בקירות מתקן ההיתוך.
מה עשו המדענים?
כחלק ממחקר חדש, מדעניםהבין כיצד ליצור מפה מיוחדת כדי להבין את הטופולוגיה של קווי מתח. זה מיישר את ה"גבעות" המגנטיות. בלעדיהם, רוב האלקטרונים היו לכודים ולא יוכלו לגרום לכיבוי התרמית שנצפה בניסויים.
לפיכך, מדענים דימו את הטופולוגיה של התרמיתקירור כמבנה תלת מימדי מורכב. יש לציין, הם נמנעו מהפשטות היתר שלעתים קרובות כל כך מטעות פיזיקאים. טופולוגיה זו ידועה לשמצה קשה להבנה עקב האינטראקציה המורכבת בין שדות חשמליים ומגנטיים. חוקרי PPPL השתמשו בקוד GTS של המעבדה כדי להבין אותה.
איך זה עובד?
הקוד מדגמן את ההשפעה של סוערחוסר יציבות בתנועת חלקיקים. הוא מראה כיצד השדה החשמלי שנוצר במתקנים זורק חלקיקים בין קווי השדה המגנטי ולאחר מכן תורם לתנועה הנובעת של החלקיקים הכלואים. זה מה שמוביל לכיווה תרמית.
למה זה חשוב?
מחקר חדש מסביר במונחים שלפיזיקה, כיצד פלזמה מאבדת אנרגיה לכיוון הקיר בנוכחות קווי שדה מגנטי. זה שימושי מאוד למציאת דרכים חדשניות למתן או למנוע כיבוי תרמי ופירוק פלזמה בעתיד.
קרא עוד:
התברר מה קורה למוח האנושי אחרי שעה אחת ביער
נודע איזה תה הורס חלבון במוח
יצורי ים מוזרים במעמקי האוקיינוס התבררו כדומים לבני אדם
צילום שער: סרט עין פלדה