Para saintis membawa tenaga gabungan yang menerangi matahari dan bintang lebih dekat dengan realiti di Bumi

Ahli fizik Min-Gu Yoo dengan slaid dari kertasnya di latar belakang. Kredit: Elle Starkman/Pejabat Perhubungan PPPL; kolaj oleh Kiran Sudarsanan

Ahli fizik di Makmal Fizik Plasma Princeton (PPPL) Jabatan Tenaga AS (JAS) telah mencadangkan punca keruntuhan haba secara tiba-tiba dan membingungkan yang mendahului gangguan yang boleh merosakkan kemudahan gabungan tokamak berbentuk donat. Menghadapi sumber itu boleh mengatasi salah satu cabaran paling kritikal yang akan dihadapi oleh kemudahan gabungan masa depan dan membawa lebih dekat kepada realiti pengeluaran tenaga gabungan di Bumi yang memacu matahari dan bintang.

Penyelidik mengesan keruntuhan itu kepada gangguan 3D medan magnet yang kuat yang membotolkan bahan panas yang dicas. gas plasma yang menyemarakkan tindak balas. “Kami mencadangkan cara baru untuk memahami [disordered] garis lapangan, yang biasanya diabaikan atau kurang dimodelkan dalam kajian terdahulu,” kata Min-Gu Yoo, penyelidik pasca kedoktoran di PPPL dan pengarang utama Fizik Plasmas kertas yang dipilih sebagai pilihan editor bersama-sama dengan tokoh yang diletakkan di muka depan keluaran Julai. Yoo telah menjadi saintis kakitangan di General Atomics di San Diego.

The medan magnet yang kuat gantikan dalam kemudahan pelakuran untuk graviti besar yang memegang tindak balas pelakuran di tempat di badan angkasa. Tetapi apabila dikacau oleh plasma ketidakstabilan dalam eksperimen makmal garisan medan membenarkan haba plasma superpanas melarikan diri dengan cepat daripada terkurung. Haba sejuta darjah itu menghancurkan zarah plasma bersama-sama untuk membebaskan tenaga gabungan dan boleh menyerang dan merosakkan dinding kemudahan gabungan apabila dilepaskan daripada kurungan.

“Dalam kes gangguan utama, garisan medan menjadi sepenuhnya [disordered] seperti spageti dan menyambung pantas ke dinding dengan panjang yang sangat berbeza,” kata ahli fizik penyelidikan utama Weixing Wang, penasihat PPPL Yoo dan pengarang bersama kertas itu. “Itu membawa plasma yang sangat besar. tenaga haba ke dinding.”

Gabungan menggabungkan unsur-unsur cahaya dalam bentuk plasma—keadaan bahan panas dan bercas yang terdiri daripada elektron bebas dan nukleus atom—yang menjana sejumlah besar tenaga. Plasma mengandungi elektron bebas dan nukleus atom, atau ion, dan merangkumi 99% alam semesta yang boleh dilihat. Para saintis di seluruh dunia sedang berusaha untuk menangkap dan mengawal gabungan proses di Bumi untuk mencipta sumber tenaga yang bersih, bebas karbon dan hampir tidak habis-habis untuk menjana tenaga elektrik.

Bukit dan lembah

Perkara yang tidak diketahui sebelum ini ialah bentuk 3D, atau topologi, garisan medan yang tidak tersusun yang disebabkan oleh ketidakstabilan bergelora. Topologi membentuk bukit dan lembah kecil, jelas Yoo, meninggalkan beberapa zarah terperangkap di lembah dan tidak dapat melarikan diri dari kurungan manakala yang lain berguling menuruni bukit dan menjejaskan dinding kemudahan

“Kewujudan bukit-bukit ini bertanggungjawab untuk keruntuhan suhu yang cepat, yang dipanggil pelindapkejutan haba, kerana ia membenarkan lebih banyak zarah melarikan diri ke dinding tokamak,” kata Yoo. “Apa yang kami tunjukkan dalam kertas itu ialah cara melukis peta yang baik untuk memahami topologi garis medan. Tanpa bukit magnet, kebanyakan elektron akan terperangkap dan tidak dapat menghasilkan pelindapkejutan haba yang diperhatikan dalam eksperimen.”

Para saintis PPPL mensimulasikan topologi pelindapkejutan haba sebagai struktur 3D yang kompleks dan bukannya struktur 1D mudah seperti yang telah digambarkan. Dengan berbuat demikian, para penyelidik mengelakkan penyederhanaan berlebihan biasa yang boleh mengelirukan fizik.

Apa yang menjadikan topologi sukar untuk difahami ialah interaksi kompleks antara medan elektrik dan magnet di dalam kemudahan itu, kata Yoo. Penyelidik PPPL membongkar interaksi menggunakan kod GTS Makmal, yang menyerupai kesan ketidakstabilan bergelora pada pergerakan zarah. Kod itu mendedahkan bahawa medan elektrik yang dihasilkan dalam fasiliti bertindak menendang zarah di antara garis medan magnet stokastik seperti spageti dan kemudian memudahkan pergerakan zarah terperangkap di sepanjang garis medan yang menimbulkan pelindapkejutan haba.

“Penyelidikan ini memberikan pandangan fizikal baharu tentang bagaimana plasma kehilangan tenaganya ke arah dinding apabila terdapat ruang terbuka medan magnet talian,” kata Yoo. “Pemahaman baharu ini akan membantu dalam mencari cara inovatif untuk mengurangkan atau mengelakkan pelindapkejutan haba dan gangguan plasma pada masa hadapan.”


Kod ditingkatkan mendedahkan sumber gangguan gabungan yang merosakkan


Maklumat lanjut:
Min-Gu Yoo et al, Topologi magnetik 3D dan dinamik plasma dalam garis medan magnet stokastik terbuka, Fizik Plasmas (2022). DOI: 10.1063/5.0085304

Petikan: Para saintis membawa tenaga gabungan yang menerangi matahari dan bintang lebih dekat dengan realiti di Bumi (2022, 27 September) yang diperoleh pada 28 September 2022 daripada

Dokumen ini tertakluk kepada hak cipta. Selain daripada sebarang urusan adil untuk tujuan kajian atau penyelidikan persendirian, tiada bahagian boleh diterbitkan semula tanpa kebenaran bertulis. Kandungan disediakan untuk tujuan maklumat sahaja.

We want to thank the writer of this short article for this incredible material

Para saintis membawa tenaga gabungan yang menerangi matahari dan bintang lebih dekat dengan realiti di Bumi


Check out our social media profiles and other pages that are related to them.https://paw6.info/related-pages/