JAV Energetikos departamento Prinstono plazmos fizikos laboratorijos (PPPL) fizikai žengė svarbų žingsnį link
Kodėl taip svarbu pasiekti branduolių sintezę?
Branduolio sintezė yra fizinis procesas, kurisgalios mūsų Saulė. Tai atsiranda, kai atomai yra priversti susijungti esant itin aukštai temperatūrai ir slėgiui, todėl jie išskiria milžiniškus energijos kiekius, susiliedami su sunkesniais atomais.
Viso pasaulio mokslininkai siekiaužfiksuoti ir nukreipti atomų sintezės procesą Žemėje, kad būtų sukurtas švarus, anglies neturintis ir galbūt neišsenkantis energijos šaltinis. Jie jau kelis kartus bandė, bet tik kelias sekundes. Viena iš priežasčių yra terminis kolapsas.
Kodėl atsiranda terminis kolapsas ir kas tai yra?
Viena problema, kurios mokslininkai anksčiau nežinojo tirdami terminį kolapsą, yra trimatė nepastovių lauko linijų forma arba topologija, kurią sukelia turbulentinis nestabilumas.
Nuotrauka: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, per Wikimedia Commons
Ji paskatino mažyčių „kalvelių“ atsiradimąir „slėniai“, kur kai kurios dalelės sulaikomos, o kitos rieda nuo „kalvų“ ir atsitrenkia į objekto sienas. Šių „kalvelių“ egzistavimas sukelia greitą temperatūros griūtį, vadinamąjį terminį gesinimą.
Naujame tyrime mokslininkai atskleidėžlugimas iki trijų dimensijų stiprių magnetinių laukų sutrikimo. Jie naudojami termobranduoliniuose įrenginiuose kaip galingos gravitacijos, kuri dangaus kūnuose, pavyzdžiui, Saulėje, vykstančios sintezės reakcijas, pakaitalai.
Tačiau atliekant laboratorinius eksperimentus šiose sritysesutrikęs dėl plazmos nestabilumo. Rimto pažeidimo atveju lauko linijos tampa visiškai netvarkingos, „susipainioja kaip spagečiai“, rašo mokslininkai. Dėl šios priežasties daug dalelių „prilimpa“ prie tokamako sienelės. Susidariusi šiluma gali pažeisti sintezės įrenginio sienas.
Ką padarė mokslininkai?
Kaip naujo tyrimo dalis, mokslininkaisugalvojo, kaip sukurti specialų žemėlapį, kad suprastų elektros linijų topologiją. Tai išlygina magnetines „kalvas“. Be jų dauguma elektronų būtų įstrigę ir negalėtų sukelti eksperimentuose pastebėto terminio gesinimo.
Taigi mokslininkai imitavo šiluminės energijos topologijąaušinimas kaip sudėtinga trimatė struktūra. Pažymėtina, kad jie išvengė pernelyg didelių supaprastinimų, kurie taip dažnai klaidina fizikus. Šią topologiją labai sunku suprasti dėl sudėtingos elektrinio ir magnetinio lauko sąveikos. PPPL mokslininkai naudojo laboratorijos GTS kodą, kad suprastų ją .
Kaip tai veikia?
Kodas modeliuoja turbulencijos poveikįdalelių judėjimo nestabilumas. Tai parodo, kaip instaliacijose sukurtas elektrinis laukas išmeta daleles tarp magnetinio lauko linijų ir vėliau prisideda prie įstrigusių dalelių judėjimo. Tai sukelia terminį gesinimą.
Kodėl tai svarbu?
Naujas tyrimas paaiškinafizika, kaip plazma praranda energiją link sienos esant magnetinio lauko linijoms. Tai labai naudinga ieškant naujoviškų būdų, kaip sušvelninti terminį gesinimą ir plazmos skilimą arba užkirsti jiems kelią ateityje.
Skaityti daugiau:
Paaiškėjo, kas nutinka žmogaus smegenims po valandos išbuvimo miške
Tapo žinoma, kuri arbata sunaikina baltymus smegenyse
Keisti jūros gyviai vandenyno gelmėse pasirodė panašūs į žmones
Viršelio nuotrauka: Eye Steel Film