Команда дослідників представила метод пом’якшення пошкодження електронів, що біжать, у термоядерних пристроях на токамаках. Стратегія використовує хвилі Альвена, щоб порушити шкідливий цикл витікання електронів. Це відкриття віщує розвиток термоядерної енергії з потенційними наслідками для поточного проекту ITER у Франції.
Дослідники використовували хвилі Альфвена для послаблення електронів, що біжать, у термоядерних пристроях токамаків, що дало серйозні наслідки для майбутніх проектів термоядерної енергії, включаючи ITER у Франції.
Вчені під керівництвом Чжана Лю з Прінстонської лабораторії фізики плазми (PPPL) виявив багатообіцяючий підхід до пом’якшення пошкодження електронів, що біжать, спричинених турбулентністю в термоядерних пристроях токамак. Ключем до цього підходу було використання унікального жанру плазма Хвиля, названа на честь астрофізика Ганса Альвена, лауреата Нобелівської премії 1970 року.
Давно відомо, що хвилі Альфвена послаблюють утримання частинок високої енергії в реакторах токамаків, дозволяючи деяким з них виходити та знижуючи ефективність пристроїв у формі бублика. Однак нові відкриття Чжана Лю та дослідників з General Atomics, Колумбійського університету та PPPL показали корисні результати у випадку електронів, що втікають.
Великий круговий процес
Вчені виявили, що таке ослаблення може розсіювати або розсіювати високоенергетичні електрони, перш ніж вони перетворяться на лавини, які пошкоджують компоненти токамака. Визначено, що цей процес має надзвичайно круговий характер: втікачі створюють нестабільність, яка породжує хвилі Альвена, які перешкоджають утворенню лавини.
«Ці висновки дають вичерпне пояснення прямого спостереження хвиль Альфвена в експериментах з інактивації», — сказав Лю, дослідник PPPL і провідний автор статті, в якій докладно описані результати. Листи фізичного огляду. «Результати демонструють чіткий зв’язок між цими моделями та генерацією електронів, що втікають».
Чан Лю. Авторство: Ель Старкман
Дослідники вивели теорію спостережуваної схеми цих взаємодій. Результати добре збігаються з втікачами в експериментах, проведених на National Fusion Facility DIII-D, токамаку Департаменту енергетики, яким керує General Atomics для Управління науки. Випробування теорії також показали позитивний результат на суперкомп’ютері Summit, розташованому в Національній лабораторії Оук-Ріджа.
«Робота Чжана Лю показує, що розмір пулу витікаючих електронів можна контролювати нестабільністю, спричиненою самими витікаючими електронами», — сказав Фелікс Парра Діас, керівник відділу теорії PPPL. «Його дослідження дуже захоплююче, тому що воно може призвести до конструкцій токамаків, які природним чином пом’якшують пошкодження електронів, що втікають через притаманну нестабільність».
Термічний гарт
Турбулентність починається з різкого падіння температур на мільйон градусів, необхідних для реакцій синтезу. Ці краплі, що називаються «термічним загартуванням», викликають зсуви, подібні до зсувів, спричинених землетрусами. «Контроль над турбулентністю є головною проблемою для успіху токамака», — сказав Лю.
Реакції термоядерного синтезу поєднують легкі елементи у формі плазми — гарячого зарядженого стану матерії, що складається з вільних електронів і атомних ядер, званих іонами — для вивільнення величезної енергії, яка живить сонце та зірки. Зменшення ризику турбулентності та розбігу електронів, таким чином, забезпечить унікальну користь для токамаків, призначених для відтворення процесу.
Зменшення ризику турбулентності та розбігу електронів, таким чином, забезпечить унікальну користь для токамаків, призначених для відтворення процесу.
Енергія ядерного синтезу може стати основним джерелом сталої енергії, яке доповнює відновлювані джерела енергії. Зараз у Франції будують найбільший у світі термоядерний експеримент ITER. Авторство: ITER
Новий підхід може мати наслідки для прогресу проекту ITER, міжнародного токамака, який будується у Франції для демонстрації практичного застосування термоядерної енергії, і може стати важливим кроком у розвитку термоядерних електростанцій.
«Наші висновки прокладають шлях для створення нових стратегій пом’якшення електронів, що втікають», — сказав Лю. Зараз на стадії планування є експериментальні кампанії, у яких три дослідницькі центри прагнуть продовжити розвиток дивовижних результатів.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
