Fyzici z Princetonského laboratória fyziky plazmy (PPPL) amerického ministerstva energetiky urobili dôležitý krok smerom k
Prečo je také dôležité dosiahnuť jadrovú fúziu?
Jadrová fúzia je fyzikálny proces, ktorýpoháňa naše Slnko. Vyskytuje sa, keď sú atómy pritláčané k sebe pri extrémne vysokých teplotách a tlakoch, čo spôsobuje, že uvoľňujú obrovské množstvo energie fúziou s ťažšími atómami.
Vedci z celého sveta na tom pracujúzachytiť a usmerniť proces atómovej fúzie na Zemi s cieľom vyvinúť čistý, bezuhlíkový a možno nevyčerpateľný zdroj energie. Už majú za sebou niekoľko pokusov, no len na pár sekúnd. Jedným z dôvodov je tepelný kolaps.
Prečo dochádza k tepelnému kolapsu a čo to je?
Jedným z problémov, o ktorých vedci predtým pri svojej štúdii tepelného kolapsu nevedeli, je trojrozmerný tvar alebo topológia nepravidelných siločiar spôsobených turbulentnou nestabilitou.
Foto: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, prostredníctvom Wikimedia Commons
Spôsobila vytvorenie malých "kopcov"a „údolia“, kde sú niektoré častice zadržané, zatiaľ čo iné sa kotúľajú z „kopcov“ a narážajú na steny objektu. Existencia týchto „kopcov“ spôsobuje rýchly teplotný kolaps, takzvané tepelné ochladzovanie.
V novej štúdii vedci vystopovalikolaps až trojrozmerná porucha silných magnetických polí. Používajú sa v termonukleárnych zariadeniach ako náhrada silnej gravitácie, ktorá uskutočňuje fúzne reakcie v nebeských telesách, napríklad na Slnku.
Avšak v laboratórnych experimentoch tieto polianeusporiadané v dôsledku nestability plazmy. V prípade vážneho porušenia sa siločiary stanú úplne neusporiadanými a „zamotajú sa ako špagety,“ píšu vedci. Z tohto dôvodu sa veľké množstvo častíc „prilepí“ na stenu tokamaku. Výsledné teplo môže poškodiť steny fúzneho zariadenia.
Čo urobili vedci?
V rámci novej štúdie vedciprišiel na to, ako vytvoriť špeciálnu mapu na pochopenie topológie elektrických vedení. Tým sa vyrovnajú magnetické „kopce“. Bez nich by väčšina elektrónov bola zachytená a nebola by schopná spôsobiť tepelné zhášanie pozorované pri experimentoch.
Vedci tak simulovali topológiu termikychladenie ako komplexná trojrozmerná štruktúra. Predovšetkým sa vyhli prílišným zjednodušeniam, ktoré tak často zavádzajú fyzikov. Táto topológia je notoricky ťažko pochopiteľná z dôvodu komplexnej interakcie medzi elektrickými a magnetickými poľami. Výskumníci PPPL použili na jej pochopenie kód GTS laboratória.
Ako to funguje?
Kód modeluje efekt turbulencienestabilita pohybu častíc. Ukazuje, ako elektrické pole vytvorené v inštaláciách vrhá častice medzi magnetické siločiary a potom prispieva k výslednému pohybu zachytených častíc. To vedie k tepelnému ochladzovaniu.
Prečo je to dôležité?
Nová štúdia vysvetľuje v zmyslefyzika, ako plazma stráca energiu smerom k stene v prítomnosti magnetických siločiar. To je veľmi užitočné pri hľadaní inovatívnych spôsobov, ako v budúcnosti zmierniť alebo zabrániť tepelnému ochladzovaniu a rozpadu plazmy.
Čítaj viac:
Ukázalo sa, čo sa stane s ľudským mozgom po jednej hodine v lese
Zistilo sa, ktorý čaj ničí bielkoviny v mozgu
Podivné morské tvory v hlbinách oceánu sa ukázali byť podobné ľuďom
Titulná fotka: Eye Steel Film