ASV Enerģētikas departamenta Prinstonas plazmas fizikas laboratorijas (PPPL) fiziķi ir spēruši svarīgu soli ceļā uz
Kāpēc ir tik svarīgi panākt kodolsintēzi?
Kodolsintēze ir fizisks process, kasnodrošina mūsu Sauli. Tas notiek, kad atomi tiek piespiesti kopā ārkārtīgi augstā temperatūrā un spiedienā, liekot tiem atbrīvot milzīgu enerģijas daudzumu, saplūstot ar smagākiem atomiem.
Zinātnieki visā pasaulē strādā, laiuztvert un vadīt atomu saplūšanas procesu uz Zemes, lai izstrādātu tīru, bez oglekļa un, iespējams, neizsmeļamu enerģijas avotu. Viņi jau ir mēģinājuši vairākus, bet tikai dažas sekundes. Viens no iemesliem ir termiskais sabrukums.
Kāpēc notiek termiskais sabrukums un kas tas ir?
Viena problēma, ko zinātnieki iepriekš nav zinājuši, pētot termisko sabrukumu, ir neregulāra lauka līniju trīsdimensiju forma vai topoloģija, ko izraisa turbulenta nestabilitāte.
Foto: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, izmantojot Wikimedia Commons
Viņa izraisīja sīku "kalnu" izveidiun “ielejas”, kur dažas daļiņas tiek aizturētas, bet citas ripo lejā no “pakalniem” un ietekmē objekta sienas. Šo "kalnu" pastāvēšana izraisa strauju temperatūras sabrukumu, tā saukto termisko dzēšanu.
Jaunā pētījumā zinātnieki izsekojasabrukums līdz spēcīgu magnētisko lauku trīsdimensiju traucējumiem. Tos izmanto kodoltermiskās iekārtās kā aizstājēju spēcīgai gravitācijai, kas notur kodolsintēzes reakcijas debess ķermeņos, piemēram, Saulē.
Tomēr laboratorijas eksperimentos šajos laukostraucēta plazmas nestabilitātes dēļ. Nopietna pārkāpuma gadījumā lauka līnijas kļūst pilnīgi nesakārtotas, “sapinoties kā spageti”, raksta zinātnieki. Sakarā ar to liels skaits daļiņu “pielīp” pie tokamaka sienas. Iegūtais siltums var sabojāt kodolsintēzes iekārtas sienas.
Ko zinātnieki ir izdarījuši?
Kā daļa no jauna pētījuma zinātniekiizdomāja, kā izveidot īpašu karti, lai izprastu elektropārvades līniju topoloģiju. Tas izlīdzina magnētiskos "pakalnus". Bez tiem lielākā daļa elektronu būtu iesprostoti un nespētu izraisīt eksperimentos novēroto termisko dzēšanu.
Tādējādi zinātnieki simulēja siltuma topoloģijudzesēšana kā sarežģīta trīsdimensiju struktūra. Konkrēti, viņi izvairījās no pārmērīgiem vienkāršojumiem, kas tik bieži maldina fiziķus. Šo topoloģiju ir ļoti grūti saprast elektrisko un magnētisko lauku sarežģītās mijiedarbības dēļ. PPPL pētnieki izmantoja laboratorijas GTS kodu, lai to saprastu.
Kā tas darbojas?
Kods modelē turbulenta efektunestabilitāte daļiņu kustībā. Tas parāda, kā instalācijās radītais elektriskais lauks izmet daļiņas starp magnētiskā lauka līnijām un pēc tam veicina notverto daļiņu kustību. Tas noved pie termiskās dzēšanas.
Kāpēc tas ir svarīgi?
Jauns pētījums izskaidro, kāfizika, kā plazma zaudē enerģiju pret sienu magnētiskā lauka līniju klātbūtnē. Tas ir ļoti noderīgi, lai atrastu novatoriskus veidus, kā mazināt vai novērst termisko dzēšanu un plazmas sadalīšanos nākotnē.
Lasīt vairāk:
Izrādījās, kas notiek ar cilvēka smadzenēm pēc stundas mežā
Kļuva zināms, kura tēja smadzenēs iznīcina olbaltumvielas
Savādi jūras radījumi okeāna dzīlēs izrādījās līdzīgi cilvēkiem
Vāka foto: Eye Steel Film