ABD Enerji Bakanlığı'nın Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı'ndaki (PPPL) fizikçiler, bu konuda önemli bir adım attılar.
Nükleer füzyona ulaşmak neden bu kadar önemli?
Nükleer füzyon fiziksel bir süreçtirGüneşimize güç verir. Atomlar aşırı yüksek sıcaklık ve basınçlarda bir araya gelmeye zorlandığında, daha ağır atomlarla birleşerek çok büyük miktarda enerji açığa çıkardıkları zaman meydana gelir.
Dünya çapında bilim insanları bunun için çalışıyorTemiz, karbonsuz ve muhtemelen tükenmez bir enerji kaynağı geliştirmek için Dünya'daki atomik füzyon sürecini yakalamak ve yönlendirmek. Zaten birkaç girişimde bulundular, ancak yalnızca birkaç saniyeliğine. Bunun bir nedeni termal çöküştür.
Termal çökme neden oluşur ve nedir?
Bilim adamlarının daha önce termal çöküş çalışmalarında farkında olmadıkları bir problem, türbülanslı kararsızlığın neden olduğu düzensiz alan çizgilerinin üç boyutlu şekli veya topolojisidir.
Fotoğraf: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons aracılığıyla
Minik "tepelerin" oluşmasına neden olduve bazı parçacıkların tutulduğu, diğerlerinin ise "tepelerden" aşağı yuvarlanıp nesnenin duvarlarına çarptığı "vadiler". Bu "tepelerin" varlığı, termal söndürme olarak adlandırılan hızlı bir sıcaklık çökmesine neden olur.
Yeni bir çalışmada bilim insanları izini sürdügüçlü manyetik alanların üç boyutlu düzensizliğine çöker. Termonükleer tesislerde, örneğin Güneş'teki gök cisimlerinde füzyon reaksiyonlarını tutan güçlü yerçekiminin yerine kullanılırlar.
Ancak laboratuvar deneylerinde bu alanlarPlazma kararsızlığı nedeniyle düzensiz. Bilim adamları, ciddi bir ihlal durumunda alan çizgilerinin tamamen düzensiz hale geldiğini ve "spagetti gibi karıştığını" yazıyor. Bu nedenle çok sayıda parçacık tokamak duvarına "yapışır". Ortaya çıkan ısı, füzyon tesisinin duvarlarına zarar verebilir.
Bilim adamları ne yaptı?
Yeni bir çalışmanın parçası olarak bilim insanlarıEnerji hatlarının topolojisini anlamak için özel bir haritanın nasıl oluşturulacağını çözdüm. Bu, manyetik “tepeleri” düzleştirir. Onlar olmasaydı, elektronların çoğu sıkışıp kalacak ve deneylerde gözlemlenen termal sönmeye neden olamayacaktı.
Böylece bilim adamları termal topolojiyi simüle ettikarmaşık üç boyutlu bir yapı olarak soğutma. Özellikle, fizikçileri sıklıkla yanıltan aşırı basitleştirmelerden kaçındılar. Elektrik ve manyetik alanlar arasındaki karmaşık etkileşim nedeniyle bu topolojinin anlaşılmasının oldukça zor olduğu biliniyor. PPPL araştırmacıları bunu anlamak için Laboratuvarın GTS kodunu kullandılar.
Nasıl çalışır?
Kod türbülansın etkisini modellerparçacık hareketinde kararsızlık. Tesisatlarda oluşturulan elektrik alanının parçacıkları manyetik alan çizgileri arasına nasıl fırlattığını ve ardından sıkışan parçacıkların sonuçta ortaya çıkan hareketine nasıl katkıda bulunduğunu gösterir. Termal söndürmeye yol açan şey budur.
Bu neden önemlidir?
Yeni çalışma şu şekilde açıklıyorfizik, manyetik alan çizgilerinin varlığında plazmanın duvara doğru nasıl enerji kaybettiği. Bu, gelecekte termal söndürme ve plazma bozulmasını azaltmak veya önlemek için yenilikçi yollar bulmak için çok yararlıdır.
Daha fazla oku:
Ormanda geçirilen bir saatin ardından insan beynine ne olduğu ortaya çıktı.
Hangi çayın beyindeki proteini yok ettiği ortaya çıktı
Okyanusun derinliklerindeki tuhaf deniz canlılarının insanlara benzediği ortaya çıktı
Kapak fotoğrafı: Göz Çelik Filmi