كيف يمكن التنبؤ بضغط البلازما الحاسم في أنظمة الاندماج المستقبلية؟

0

Today's Forecast: How to Predict the Ultimate Plasma Pressure in Future Fusion Systems?
الفيزيائي مايكل تشرشل. اعتمادات الصورة: إيلي ستاركمان / مكتب PPPL للاتصالات

يعد التنبؤ الدقيق لضغط البلازما أحد المتطلبات الرئيسية للمرافق المستقبلية التي تهدف إلى التقاط والتحكم في طاقة الاندماج التي تحرك الشمس والنجوم على الأرض.

1؛ الغاز المشحون الساخن الذي يغذي تفاعلات الانصهار التي تقود في tokamaks على شكل دونات في هذا المنزل هي ردود الفعل. في وسط هذه التنبؤات ، يتم التنبؤ بالضغط الذي تمارسه طبقة التجريد ، وهي الشريط الغازي الرفيع الموجود على حافة البلازما ، على المحول – الجهاز الذي يطلق الحرارة المهدرة من تفاعلات الانصهار.

اكتسب الباحثون في مختبر برينستون للفيزياء في البلازما (PPPL) التابع لوزارة الطاقة رؤى جديدة في فيزياء توازن الضغط في طبقة التجريد. يجب أن يضمن هذا التوازن أن يكون ضغط البلازما في جميع أنحاء توكاماك عاليًا بما يكفي لتسبب تفاعل الاندماج الذاتي إلى حد كبير. يجب أن يحد التوازن أيضًا من التأثير الضار المحتمل لجزيئات الحرارة والبلازما التي تصيب المحول والمكونات الأخرى التي تواجه البلازما في tokamak.

“الافتراضات البسيطة السابقة حول توازن الضغط في بطانة التحرير غير كاملة.” قال عالم الفيزياء في PPPL مايكل تشرشل ، مؤلف رئيسي لنشر مجلة Fusion Fusion التي تصف النتائج الجديدة. “إن الرموز التي تحاكي طبقة التقشير غالبًا ما تتجاهل جوانب مهمة من الفيزياء ، وبدأ الحقل في إدراك ذلك.”

الانصهار ، القوة التي تحرك الشمس والنجوم ، هي اندماج العناصر الضوئية في شكل بلازما – الحالة الساخنة المشحونة من الإلكترونات الحرة والنواة الذرية – التي تولد كميات هائلة من الطاقة. يحاول العلماء تكرار الانصهار على الأرض للحصول على مصدر طاقة لا ينضب فعليًا لتوليد الطاقة.

العوامل الرئيسية

حدد تشرشل وزملاؤه PPPL العوامل الرئيسية لمعادلة الضغط من خلال استخدام رمز الكمبيوتر XGCa الحديث على الحواسيب الفائقة Cori و Edison في المركز الوطني لأبحاث الحوسبة العلمية للطاقة (NERSC) ، وهو مرفق مستخدم لمكتب وزارة الطاقة علم. يعالج الكود البلازما بمستوى حركي مفصل – أو مستوى حركة الجسيمات – بدلاً من السوائل.

تضمنت السمات الرئيسية تأثير الانجراف الجماعي للأيونات ، والذي تم تجاهله إلى حد كبير عن طريق الرموز السابقة. وكتب المؤلفون أن مثل هذه الانجرافات “يمكن أن تلعب دورًا لا يتجزأ” و “من المهم جدًا مراعاتها”.

من المهم أيضًا لتحقيق توازن الزخم أو الضغط تأثيرات الجسيمات الحركية الناتجة عن الأيونات ذات درجات الحرارة المختلفة في اتجاهها. نظرًا لصعوبة قياس درجة حرارة الأيونات في طبقة التعرية ، ينص المنشور على ما يلي: “يجب بذل مزيد من الجهود التشخيصية لقياس درجة حرارة وتدفق الأيونات بدقة ، وبالتالي تمكين فهم أفضل لدور الأيونات في SOL”.

قد تعمل النتائج الجديدة على تحسين فهم ضغط طبقة التقشير عند المحول وتؤدي إلى تنبؤات دقيقة لتجربة ITER الدولية قيد الإنشاء في فرنسا وغيرها من tokamaks من الجيل التالي.


ينظر بوضوح: رمز الكمبيوتر المنقحة بدقة نماذج عدم الاستقرار في البلازما الانصهار


مزيد من المعلومات:
آر إم تشرشل وآخرون ، تعويض الضغط في تصادم سفلي ، ملحق توكاماك مقشر ، الانصهار النووي (2019). DOI: 10.1088 / 1741-4326 / ab2af9
المقدمة من
برينستون مختبر فيزياء البلازما

اقتباس :
التنبؤ لهذا اليوم: كيف يمكن التنبؤ بضغط البلازما الرئيسي في أنظمة الاندماج المستقبلية؟ (2019 ، 20 سبتمبر)
استرجاع 21 سبتمبر 2019
من https://phys.org/news/2019-09-today-crucial-plasma-pressure-future.html

هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. بصرف النظر عن أي تعاملات عادلة لأغراض الدراسة الخاصة أو البحث ، لا
يمكن استنساخ الجزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.

Leave A Reply

Your email address will not be published.