کشف در مورد لبه همجوشی پلاسما می تواند کمک به درک فیوژن قدرت

موانع عمده برای تولید سالم و تمیز و فراوان فیوژن انرژی بر روی زمین است عدم درک دقیق از نحوه گرم, شارژ پلاسما گاز که سوخت همجوشی واکنش رفتار در لبه fusion امکانات به نام “tokamaks.” پیشرفت های اخیر توسط محققان در آمریکا وزارت انرژی (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) پیشرفته درک رفتار بسیار پیچیده پلاسما لبه در حلقه ای به شکل tokamaks در جاده ها به تصرف فیوژن انرژی است که قدرت خورشید و ستاره ها. درک این لبه منطقه خواهد بود به خصوص مهم برای عامل مقایسه بین المللی همجوشی آزمایش در حال ساخت در فرانسه به نشان دادن عملی از همجوشی انرژی است.

اول-از-یک-نوع پیدا کردن

در میان اولین-of-a-kind یافته شده است که کشف حسابداری برای آشفته نوسانات میدان مغناطیسی که محدود پلاسما که سوخت همجوشی واکنش می تواند به طور قابل توجهی کاهش آشفته ذرات شار در نزدیکی پلاسما لبه. شبیه سازی های کامپیوتری نشان می دهد که خالص ذرات شار می تواند به میزان 30 درصد با وجود این واقعیت است که میانگین قدر آشفته چگالی ذرات نوسان می رود تا 60 درصد-نشان می دهد که حتی اگر آشفته تراکم نوسانات بیشتر تلخ آنها در حال حرکت ذرات از دستگاه کمتر موثر است.

محققان توسعه داده اند یک کد تخصصی به نام “Gkeyll” — تلفظ مانند “جکیل” در رابرت لوئیس استیونسون “مورد عجیب دکتر جکیل و آقای هاید” — است که باعث می شود این شبیه سازی امکان پذیر است. ریاضی کد یک فرم از مدل سازی به نام “gyrokinetics,” شبیه سازی مدار از ذرات پلاسما در اطراف میدان مغناطیسی خطوط در لبه یک همجوشی پلاسما.

“ما در مقاله اخیر خلاصه Gkeyll صلح در منطقه gyrokinetic شبیه سازی” گفت: PPPL فیزیکدان عمار حکیم نویسنده سرب از فیزیک پلاسما کاغذ (لینک خارجی) فراهم می کند که یک نمای کلی از این دستاوردها بر اساس دعوت کرد تا صحبت های او در آمریکا جسمی جامعه را تقسیم فیزیک پلاسما (APS-DPP) کنفرانس پاییز گذشته. پژوهش مستروف توسط دانشمندان از شش موسسات سازگار دولت از هنر الگوریتم به gyrokinetic سیستم برای توسعه “کلید عددی پیشرفت نیاز به ارائه دقیق شبیه سازی” حکیم گفت.

تلاش در سراسر جهان

چنین پیشرفت بخشی از تلاش در سراسر جهان به درک علم در پشت تولید همجوشی واکنش های بر روی زمین است. همجوشی واکنش های ترکیب نور عناصر در شکل پلاسما — داغ, شارژ, دولت از ماده متشکل از الکترونها و هسته های اتمی که باعث می شود تا 99 درصد جهان قابل مشاهده — برای تولید مقادیر عظیم انرژی است که می تواند تقریبا پایان ناپذیر تامین قدرت برای تولید برق برای بشریت است.

نوح pabst blue ribbon, یک دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشگاه پرینستون برنامه در فیزیک پلاسما ساخته شده بر روی این تیم کار برای توسعه اولین gyrokinetic کد قادر به تحمل نوسانات مغناطیسی در آنچه که به نام پلاسما خراش کردن لایه (سل) در لبه پلاسما توکامک. انگلیسی مجله فیزیک پلاسما منتشر کرده و برجسته گزارش خود به عنوان برجسته مقاله.

Pabst blue ribbon بررسی چگونه لکه مانند پلاسما تلاطم خم میدان مغناطیسی خطوط منجر به پویایی “رقص خطوط میدان.” او در می یابد که زمینه خطوط معمولا حرکت یکنواخت اما زمانی که رقص می تواند به طور ناگهانی به پیکربندی مجدد مطرح کنید رویدادی که باعث شود آنها را به همگرایی و با خشونت ضربه محکم و ناگهانی از هم جدا.

Pabst blue ribbon را یافته هستند که بهترین توصیف به عنوان “اثبات مفهوم” با توجه به نوسانات مغناطیسی, او گفت:. “ما می دانیم که بیشتر اثرات فیزیکی است که نیاز به اضافه کردن کد به صورت دقیق مقایسه با آزمایش های, اما در حال حاضر این شبیه سازی نشان می دهند جالب خواص در نزدیکی پلاسما لبه,” او گفت:. “توانایی که مسئولیت رسیدگی به خم شدن میدان مغناطیسی خطوط نیز خواهد بود ضروری برای آینده شبیه سازی لبه موضعی حالت (ELMs) که ما می خواهم به انجام بهتر درک انفجار گرما آنها علت است که باید کنترل شود برای جلوگیری از توکامک آسیب است.”

بسیار چالش برانگیز

چه چیزی باعث این کشف منحصر به فرد است که قبلی gyrokinetic کدهای شبیه سازی شده اند سل حباب اما فرض بر این است که خطوط میدان بودند و سفت و سخت pabst blue ribbon اشاره کرد. گسترش gyrokinetic کد برای محاسبه حرکت میدان مغناطیسی خطوط است که از نظر محاسباتی بسیار به چالش کشیدن و نیاز به الگوریتم های خاص برای اطمینان حاصل شود که دو شرکت بزرگ از لحاظ تعادل هر یک از دیگر به دقت بهتر از 1 قسمت در یک میلیون است.

علاوه بر این در حالی که کدهای که مدل تلاطم در هسته توکامک می تواند شامل مغناطیسی نوسانات چنین کدهای نمی تواند شبیه سازی سل منطقه است. “سل نیاز به تخصصی کدهای مانند Gkeyll است که می تواند بسیار بزرگتر پلاسما نوسانات و تعامل با دیواره راکتور” pabst blue ribbon گفت.

آینده مراحل را برای Gkeyll گروه شامل بررسی دقیق مکانیسم فیزیکی که تحت تاثیر نوسانات پلاسما لبه یک اثر به احتمال زیاد متصل به خم شدن خطوط میدان. “این کار را فراهم می کند سنگ پله که من فکر می کنم بسیار مهم است” حکیم گفت. “بدون این الگوریتم است که ما ساخته شده این یافته ها می تواند بسیار دشوار است به درخواست مقایسه و ماشین های دیگر.”

پشتیبانی برای این کار می آید از سازمان حفاظت محیط زیست از علم, سازمان حفاظت محیط زیست محاسباتی فارغ التحصیل علوم مشارکت و همکاری برای چندمقياسی Gyrokinetic تلاطم کشف علمی از طریق محاسبات پیشرفته (SciDAC) پروژه است. محاسبات انجام شده در ادی خوشه در PPPL.

PPPL در دانشگاه پرینستون را Forrestal پردیس در Plainsboro, N. J., اختصاص داده شده به ایجاد دانش جدید در مورد فیزیک پلاسما — فوق العاده داغ و شارژ گازهای — و در حال توسعه راه حل های عملی برای ایجاد همجوشی انرژی است.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.detny.im

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>