Фізики з Принстонської лабораторії фізики плазми (PPPL) Міністерства енергетики США зробили важливий крок на
Чому так важливо досягти термоядерного синтезу?
Ядерний синтез - це фізичний процес, якийприводить у дію наше Сонце. Він відбувається, коли атоми стикаються разом при надзвичайно високих температурах і тиску, змушуючи їх виділяти величезну кількість енергії за рахунок злиття з важчими атомами.
Вчені по всьому світу працюють над тим, щобзафіксувати і спрямувати процес атомного синтезу на Землі, щоб розробити чисте, безвуглецеве і, можливо, невичерпне джерело енергії. Вони вже зробили кілька спроб, але лише на кілька секунд. Одна з причин – тепловий колапс.
Чому виникає тепловий колапс і що таке?
Однією з проблем, про яку вчені раніше не підозрювали в рамках вивчення теплового колапсу, є тривимірна форма або топологія безладних силових ліній, спричинених турбулентною нестабільністю.
Фото: Рсвілкокс, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Вона стала причиною створення крихітних «пагорбів»і «долин», де одні частинки затримуються, а інші котяться вниз по горбах і впливають на стіни об'єкта. Існування цих "пагорбів" є причиною швидкого температурного колапсу, так званого теплового гасіння.
В рамках нового дослідження вчені простежиликолапс до тривимірного безладдя сильних магнітних полів. Їх використовують в термоядерних установках в якості замінників потужної гравітації, яка утримує реакції синтезу в небесних тілах, наприклад, в Сонці.
Однак у лабораторних експериментах ці полярозпоряджені через нестійкість плазми. У разі серйозного порушення лінії поля стають абсолютно безладними, «заплутуючись як спагетті», пишуть вчені. Через це велика кількість частинок «прилипає» до стінки токамака. Тепло, що виникає, може пошкодити стіни термоядерної установки.
Що зробили вчені?
В рамках нового дослідження вченівигадали, як створити спеціальну карту для розуміння топології силових ліній. Це нівелює магнітні пагорби. Без них більшість електронів будуть захоплені і не зможуть викликати термічне гасіння, що спостерігається в експериментах.
Так, вчені змоделювали топологію термічногоохолодження як складну тривимірну структуру Примітно, що вони уникали надмірних спрощень, які так часто вводять фізиків в оману. Ця топологія, як відомо, важка для розуміння через складну взаємодію між електричним і магнітним полями. .
Як це працює?
Код моделює вплив турбулентноїнестійкості на рух частинок. Він показує, як електричне поле, створюване в установках, відкидає частинки між силовими лініями магнітного поля, а потім сприяє результуючого руху захоплених частинок. Саме це призводить до теплового гасіння.
Чому це важливо?
Нове дослідження пояснює з поглядуфізики, як плазма втрачає енергію у напрямку до стіни у присутності силових ліній магнітного поля. Це дуже корисно для пошуку інноваційних способів пом'якшення або запобігання термічного гасіння та руйнування плазми у майбутньому.
Читати далі:
З'ясувалося, що відбувається з мозком людини після однієї години у лісі
Стало відомо, який чай руйнує білок у мозку
Дивні морські істоти на глибині океану виявилися схожими на людину
Фото на обкладинці: Eye Steel Film