banner
Апр 28, 2020
71 Просмотров

Ученые исследуют силу радиоволн, чтобы помочь контролировать реакции синтеза

Scientists explore the power of radio waves to help control fusion reactions

Ключевой проблемой для захвата и управления энергией синтеза на Земле является поддержание стабильности плазмы – электрически заряженной газ, который питает реакции синтеза – и поддерживает его на миллионы градусов горячим для запуска и поддержания реакций синтеза. Эта задача требует контроля магнитных островков, пузырьковидных структур, которые образуются в плазме в установках для синтеза токамака в форме пончика. Эти острова могут расти, охлаждать плазму и вызывать сбои – внезапное выделение энергии, запасенной в плазме, – которая может остановить реакции синтеза и серьезно повредить оборудование для синтеза, в котором они находятся.

Улучшено управление островом

Исследования ученых из Принстонского университета и Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США указывают на улучшение контроля над проблемными магнитными островками в ITER, международном токамаке. строится во Франции и других будущих термоядерных установках, которые не могут допустить больших сбоев. «Это исследование может открыть путь к усовершенствованным схемам управления, которые ранее считались недостижимыми», – сказал Эдуардо Родригес, аспирант программы Принстонской физики плазмы и первый автор статьи в Физика плазмы , которая сообщает о результатах.

Исследование дополняет предыдущую работу Аллана Реймана и Ната Фиша, которая определила новый эффект под названием «РЧ [radio frequency] конденсация тока». «Это может значительно облегчить стабилизацию магнитных островков. Новая физика плазмы В статье показано, как оптимально использовать эффект. Рейман – выдающийся научный сотрудник PPPL, а Фиш – профессор Принстонского университета и директор Принстонской программы по физике плазмы и заместитель директора по академическим вопросам в PPPL.

Реакции синтеза объединяют легкие элементы в форме плазмы – состояния вещества, состоящего из свободных электронов и атомных ядер, – для генерации огромных количеств энергии на солнце и звездах. , Ученые всего мира стремятся воспроизвести процесс на Земле для практически неисчерпаемого запаса безопасной и чистой энергии для выработки электроэнергии для всего человечества.

Новая статья, основанная на упрощенной аналитической модели, фокусируется на использовании радиочастотных волн для нагрева островков и управления электрическим током, который приводит к их усадке и исчезновению. Когда температура становится достаточно высокой, могут возникать сложные взаимодействия, которые приводят к эффекту конденсации высокочастотного тока, который концентрирует ток в центре острова и может значительно улучшить стабилизацию. Но когда температура увеличивается, и градиент температуры между более холодным краем и горячей внутренней частью острова становится больше, этот градиент может вызвать нестабильность, которая затрудняет дальнейшее повышение температуры.

Точка-контрапункт

Эта точка контрапункта является важным показателем того, смогут ли РЧ волны достичь своей стабилизирующей цели. «Мы анализируем взаимодействие между текущей конденсацией и повышенной турбулентностью от градиента, создаваемого нагреванием, чтобы определить, стабилизирована система или нет», – говорит Родригес. «Мы хотим, чтобы острова не росли». В новой статье показано, как управлять мощностью и направлением волн для оптимального использования эффекта конденсации высокочастотного тока с учетом неустойчивостей. Сосредоточение внимания на этом может привести к улучшению стабилизации термоядерных реакторов », – сказал Родригес.

В настоящее время исследователи планируют ввести новые аспекты в модель для разработки более подробного исследования. Такие шаги включают работу, проводимую с целью включения эффекта конденсации в компьютерные коды для моделирования поведения запущенных радиочастотных волн и их истинного эффекта. В конечном счете, этот метод будет использоваться в разработке оптимальных схем стабилизации острова.


Article Tags:
Article Categories:
Интересно
banner

Добавить комментарий

104