미국 에너지부 산하 프린스턴 플라즈마 물리학 연구소(PPPL)의 물리학자들은 다음을 향한 중요한 발걸음을 내디뎠습니다.
핵융합을 달성하는 것이 왜 그렇게 중요한가?
핵융합은 물리적 과정이다.우리 태양에 전력을 공급합니다. 이는 원자가 극도로 높은 온도와 압력에서 강제로 결합되어 더 무거운 원자와 융합하여 엄청난 양의 에너지를 방출할 때 발생합니다.
전 세계 과학자들이 노력하고 있는깨끗하고 탄소가 없으며 아마도 고갈되지 않는 에너지원을 개발하기 위해 지구상의 원자 융합 과정을 포착하고 지시합니다. 그들은 이미 여러 번 시도했지만 몇 초 동안만 있었습니다. 한 가지 이유는 열 붕괴입니다.
열 붕괴는 왜 발생하고 무엇입니까?
과학자들이 열붕괴에 대한 연구에서 이전에 인식하지 못했던 한 가지 문제는 난류 불안정으로 인한 불규칙한 자기장 라인의 3차원 모양 또는 토폴로지입니다.
사진: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons를 통해
그녀는 작은 "언덕"을 만들었습니다.일부 입자는 유지되는 반면 다른 입자는 "언덕" 아래로 굴러 내려가 물체의 벽에 충격을 주는 "계곡"이 있습니다. 이러한 "언덕"이 존재하면 소위 열 담금질이라고 하는 급격한 온도 붕괴가 발생합니다.
새로운 연구에서 과학자들은강한 자기장의 3차원 무질서로 붕괴. 그들은 태양과 같은 천체에서 핵융합 반응을 일으키는 강력한 중력을 대체하기 위해 열핵 시설에서 사용됩니다.
그러나 실험실 실험에서는 이러한 분야플라즈마 불안정으로 인해 장애가 발생했습니다. 심각한 위반이 발생할 경우 필드 라인은 완전히 무질서해지며 "스파게티처럼 엉키게 된다"고 과학자들은 썼습니다. 이로 인해 많은 수의 입자가 토카막 벽에 "붙습니다". 발생하는 열로 인해 핵융합 시설의 벽이 손상될 수 있습니다.
과학자들은 무엇을 했습니까?
새로운 연구의 일환으로 과학자들은전력선의 토폴로지를 이해하기 위해 특수 지도를 만드는 방법을 알아냈습니다. 이것은 자기 "언덕"을 평평하게 만듭니다. 그것들이 없으면 대부분의 전자는 갇혀서 실험에서 관찰된 열적 담금질을 일으킬 수 없습니다.
따라서 과학자들은 열의 토폴로지를 시뮬레이션했습니다.복잡한 3차원 구조로 냉각됩니다. 특히 그들은 물리학자들을 종종 오도하는 지나친 단순화를 피했습니다. 이 토폴로지는 전기장과 자기장 사이의 복잡한 상호 작용으로 인해 이해하기 매우 어렵습니다. PPPL 연구원들은 이를 이해하기 위해 연구소의 GTS 코드를 사용했습니다.
어떻게 작동합니까?
코드는 난류의 영향을 모델링합니다.입자 운동의 불안정성. 그것은 설비에서 생성된 전기장이 자기장 라인 사이에 입자를 던지고 갇힌 입자의 결과적인 움직임에 기여하는 방법을 보여줍니다. 이것이 열 담금질로 이어지는 것입니다.
왜 이것이 중요한가요?
새로운 연구는 다음과 같이 설명합니다.물리학, 자기장 라인이 있는 상태에서 플라즈마가 벽을 향해 에너지를 잃는 방법. 이는 향후 열 담금질 및 플라즈마 파괴를 완화하거나 방지하는 혁신적인 방법을 찾는 데 매우 유용합니다.
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표지 사진: Eye Steel Film