Fysikere ved det amerikanske energidepartementets Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har tatt et viktig skritt mot
Hvorfor er det så viktig å oppnå kjernefysisk fusjon?
Kjernefysisk fusjon er en fysisk prosess somdriver vår sol. Det oppstår når atomer tvinges sammen ved ekstremt høye temperaturer og trykk, noe som får dem til å frigjøre enorme mengder energi ved å smelte sammen med tyngre atomer.
Forskere over hele verden jobber medfange opp og lede prosessen med atomfusjon på jorden for å utvikle en ren, karbonfri og muligens uuttømmelig energikilde. De har allerede gjort flere forsøk, men bare i noen sekunder. En årsak er termisk kollaps.
Hvorfor oppstår termisk kollaps og hva er det?
Et problem som forskere tidligere har vært uvitende om i sin studie av termisk kollaps, er den tredimensjonale formen eller topologien til de uberegnelige feltlinjene forårsaket av turbulent ustabilitet.
Foto: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Hun forårsaket etableringen av små "åser"og "daler", der noen partikler holdes tilbake mens andre ruller nedover "bakker" og støter mot veggene til objektet. Eksistensen av disse "åsene" forårsaker en rask temperaturkollaps, den såkalte termiske quenchingen.
I en ny studie sporet forskerekollaps til tredimensjonal forstyrrelse av sterke magnetiske felt. De brukes i termonukleære installasjoner som erstatning for kraftig gravitasjon, som holder fusjonsreaksjoner i himmellegemer, for eksempel i solen.
Men i laboratorieeksperimenter disse felteneforstyrret på grunn av plasmaustabilitet. Ved alvorlige overtredelser blir feltlinjene fullstendig uordnete, «floker seg som spaghetti», skriver forskerne. På grunn av dette "fester" et stort antall partikler til veggen til tokamak. Den resulterende varmen kan skade veggene til fusjonsanlegget.
Hva har forskerne gjort?
Som en del av en ny studie har forskerefunnet ut hvordan man lager et spesielt kart for å forstå topologien til kraftledninger. Dette jevner ut de magnetiske "åsene". Uten dem ville de fleste elektroner bli fanget og ville ikke være i stand til å forårsake den termiske slukkingen observert i eksperimenter.
Dermed simulerte forskere topologien til termiskkjøling som en kompleks tredimensjonal struktur. Spesielt unngikk de overforenklingene som så ofte villeder fysikere. Denne topologien er notorisk vanskelig å forstå på grunn av den komplekse interaksjonen mellom elektriske og magnetiske felt. PPPL-forskere brukte laboratoriets GTS-kode for å forstå den.
Hvordan virker det?
Koden modellerer effekten av turbulentustabilitet ved partikkelbevegelse. Den viser hvordan det elektriske feltet som skapes i installasjonene kaster partikler mellom magnetfeltlinjene og deretter bidrar til den resulterende bevegelsen av de fangede partiklene. Det er dette som fører til termisk bråkjøling.
Hvorfor er dette viktig?
Ny studie forklarer mhtfysikk, hvordan plasma mister energi mot veggen i nærvær av magnetiske feltlinjer. Dette er veldig nyttig for å finne innovative måter å dempe eller forhindre termisk bråkjøling og plasmanedbrytning på i fremtiden.
Les mer:
Det viste seg hva som skjer med menneskehjernen etter en time i skogen
Det ble kjent hvilken te som ødelegger protein i hjernen
Rare sjødyr i dypet av havet viste seg å ligne på mennesker
Forsidefoto: Eye Steel Film