米国エネルギー省プリンストンプラズマ物理研究所（PPPL）の物理学者たちは、
核融合を達成することがなぜそれほど重要なのでしょうか?
核融合は物理的なプロセスです。私たちの太陽に力を与えます。これは、原子が非常に高い温度と圧力で強制的に結合されるときに発生し、より重い原子と融合して膨大な量のエネルギーを放出します。
世界中の科学者が取り組んでいます地球上での原子核融合のプロセスを捉えて指示し、クリーンで炭素を含まず、おそらく無尽蔵のエネルギー源を開発します。彼らはすでに数回の試みを行っていますが、ほんの数秒間だけです。理由の一つは熱崩壊です。
熱崩壊はなぜ起こり、それは何ですか？
科学者が熱崩壊の研究でこれまで認識していなかった問題の 1 つは、乱流の不安定性によって引き起こされる不規則な磁力線の 3 次元形状またはトポロジーです。
写真: Rsvilkoks、CC BY-SA 4.0、Wikimedia Commons 経由
彼女は小さな「丘」の創造を引き起こしたそして、一部の粒子が保持される一方、他の粒子が「丘」を転がり落ちてオブジェクトの壁に衝突する「谷」。これらの「丘」の存在により、急速な温度低下、いわゆる熱クエンチングが引き起こされます。
新しい研究で、科学者たちは次のことを追跡しました。強力な磁場の三次元的無秩序に崩壊します。これらは、太陽などの天体での核融合反応を保持する強力な重力の代替物として、熱核融合施設で使用されます。
しかし、実験室でのこれらの分野の実験では、血漿の不安定性により障害が発生します。重大な違反が発生した場合、磁力線は完全に乱れ、「スパゲッティのようにもつれ」になると科学者らは書いている。このため、多数の粒子がトカマクの壁に「付着」します。発生する熱により、核融合施設の壁が損傷する可能性があります。
科学者たちは何をしましたか？
新しい研究の一環として、科学者たちは送電線のトポロジーを理解するための特別なマップを作成する方法を考え出しました。これにより、磁気的な「丘」が平らになります。これらがなければ、ほとんどの電子はトラップされ、実験で観察された熱消光を引き起こすことができません。
したがって、科学者は熱のトポロジーをシミュレーションしました。複雑な三次元構造としての冷却。特に、彼らは物理学者をしばしば誤解させる過度の単純化を避けました。 このトポロジは、電場と磁場の間の複雑な相互作用のため、理解することが難しいことで有名です。 PPPL 研究者は、それを理解するために研究所の GTS コードを使用しました。
それはどのように機能しますか？
コードは乱流の影響をモデル化します粒子運動の不安定性。これは、装置内で生成された電場がどのように磁力線の間に粒子を投げ込み、トラップされた粒子の移動にどのように寄与するかを示しています。これが熱クエンチングにつながるものです。
これはなぜ重要なのでしょうか。
新しい研究は、物理学、磁力線の存在下でプラズマが壁に向かってエネルギーを失う方法。これは、将来的に熱クエンチングとプラズマ破壊を軽減または防止する革新的な方法を見つけるのに非常に役立ちます。
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表紙写真：アイスチールフィルム