Araştırmacılar, geri dönüştürülmüş atomların plazma türbülansı üzerindeki etkisinin ilk temel fizik simülasyonunu gerçekleştiriyorlar

Anonim

Plazmanın şiddetli asi rahatsızlığı olan türbülans, plazmanın füzyon reaksiyonlarını hızlandırmak için yeterince sıcak büyümesini engelleyebilir. Araştırmacıların endişe verici bir endişesi, plazmayı sınırlayan tokamak duvarlarından geri dönüştürülen atomların türbülansı üzerindeki etkisi olmuştur. Bu atomlar nötrdür, yani tokama'nın manyetik alanından veya plazma türbülansından etkilenmezler ve bu da plazmada bulunan elektronlar ve iyonlar veya atomik çekirdekten farklıdırlar. Yine de deneyler, nötr atomların kenar plazma türbülansını önemli ölçüde artırabileceğini, dolayısıyla bunların etkilerine teorik ilginin olabileceğini öne sürmüşlerdir.

ABD'nin Enerji Bakanlığı (DOE) Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı (PPPL) fizikçileri, atomların etkisini incelemek için ilk temel fizikçide, sıcak plazma bir tokamak duvarına çarptığında ortaya çıkan geri dönüştürülmüş nötrlerin türbülansı nasıl arttırdığını modelledi "iyon ısısı gradyanı" (ITG) denen şey tarafından tahrik edilir. Bu gradyan, tokamaklarda füzyon plazmasının kenarında bulunur ve plazmanın sıcak çekirdeğinden çevreleyen malzeme yüzeylerine komşu olan daha soğuk sınırlara geçişi temsil eder.

Aşırı ölçekli bilgisayar kodu

Araştırmacılar, geri dönüştürülmüş nötrlerin yarattığı genel koşulları keşfetmede ilk adımı temsil eden simülasyonu elde etmek için aşırı ölçekli XGC1 kinetik kodunu kullandılar. Fizikçi Daren Stotler, “Kenar bölgesinde plazma türbülansını simüle etmek oldukça zor” dedi. “XGC1 kodunun geliştirilmesi, temel nötr parçacık fiziğini kinetik bilgisayar hesaplamalarına, çoklu ölçeklerde, mikroskobik türbülans ve makro-arkaplan dinamiklerine dahil etmemizi sağladı” dedi. "Bu daha önce mümkün değildi."

Temmuz ayında Nükleer Füzyon dergisinde yayınlanan sonuçlar, nötr atomların ITG türbülansını iki şekilde geliştirdiğini gösterdi:

  • İlk olarak, plazmanın kenarındaki plazmayı veya taşıma bariyerini soğuturlar ve böylece ITG gradyanını arttırırlar.
  • Daha sonra, makaslanmış veya farklı plazma rotasyon oranlarını azaltırlar. Kesik rotasyon türbülansı azaltır ve füzyon plazmasını stabilize etmeye yardımcı olur.

Deneylerle karşılaştırma

İleriye giderek, araştırmacılar modellerinin sonuçlarını deneysel gözlemlerle karşılaştırmayı planlıyorlar, bu da diğer türbülans modlarını içeren daha eksiksiz simülasyonlar gerektirecek bir görev. Bulgular, plazmanın düşük hapsedilmeden yüksek hapsine geçişini veya H-modunu (gelecekteki tokamakların çalışmasının beklendiği mod) daha iyi anlamaya yol açabilir. Araştırmacılar genellikle H-modu operasyonuna yardımcı olarak daha düşük geri dönüşüm ve dolayısıyla daha az nötr olarak düşünürler. Bu çalışma aynı zamanda, Fransa'da yapım aşamasında olan uluslararası füzyon tesisinin ITER'deki plazma performansının daha iyi anlaşılmasına da yol açabilir ki, burada nötr geri dönüşüm mevcut tokamaklarda gözlemlenenlerden farklı olabilir.

menu
menu