Egy kutatócsoport bemutatott egy módszert a tokamak fúziós eszközökben elszabadult elektronok károsodásának csökkentésére. A stratégia az Alfvén-hullámokat használja fel, hogy megzavarja a kiszabaduló elektronok káros ciklusát. A felfedezés előrevetíti a fúziós energia fejlődését, ami potenciális következményekkel járhat a folyamatban lévő franciaországi ITER projektre nézve.
A kutatók az Alfvén-hullámokat használták a tokamak fúziós eszközökben lévő elszabadult elektronok csillapítására, ami jelentős következményekkel járt a jövőbeli fúziós energia projektekben, beleértve a francia ITER-t is.
Zhang Liu, a Princetoni Plazmafizikai Laboratóriumból vezetett tudósok (PPPL) ígéretes megközelítést mutatott be a tokamak fúziós eszközök turbulenciája által okozott elszabadult elektronok károsodásának enyhítésére. Ennek a megközelítésnek a kulcsa egy egyedi műfaj kiaknázása volt vérplazma Hans Alvvén asztrofizikusról elnevezett hullám, aki 1970-ben Nobel-díjat kapott.
Az Alfvén-hullámok régóta ismertek arról, hogy fellazítják a nagy energiájú részecskék bezárását a tokamak reaktorokban, lehetővé téve egyesek kiszabadulását és csökkentve a fánk alakú eszközök hatékonyságát. Zhang Liu és a General Atomics, a Columbia Egyetem és a PPPL kutatóinak új eredményei azonban hasznos eredményeket tártak fel az elszabadult elektronok esetében.
Nagyszerű körkörös folyamat
A tudósok azt találták, hogy az ilyen lazítás szétszórhatja vagy szétszórhatja a nagy energiájú elektronokat, mielőtt azok lavinává alakulnának, amely károsítja a tokamak alkatrészeit. Ezt a folyamatot rendkívül körkörösnek határozták meg: a menekülők instabilitást okoznak, ami Alfvén-hullámokat idéz elő, amelyek megakadályozzák a lavina kialakulását.
„Ezek az eredmények átfogó magyarázatot adnak az Alfvén-hullámok közvetlen megfigyelésére az inaktivációs kísérletekben” – mondta Liu, a PPPL kutatója és az eredményeket részletező tanulmány vezető szerzője. Fizikai áttekintő levelek. „Az eredmények egyértelmű kapcsolatot mutatnak e minták és az elszabadult elektronok keletkezése között.”
Chang Liu. Köszönetnyilvánítás: Elle Starkman
A kutatók elméletet vezettek le ezen kölcsönhatások megfigyelt áramkörére. Az eredmények jól illeszkednek a megszökött kísérletekhez, amelyeket a National Fusion Facility DIII-D-ben, a General Atomics által a Tudományos Hivatal számára üzemeltetett energetikai tokamak osztályán végeztek. Az elmélet tesztjei szintén pozitívnak bizonyultak az Oak Ridge National Laboratoryban található Summit szuperszámítógépen.
„Zhang Liu munkája azt mutatja, hogy a kiszabaduló elektronok készletének mérete szabályozható a kiszabaduló elektronok által előidézett instabilitásokkal” – mondta Felix Parra Diaz, a PPPL elméleti vezetője. „Kutatásai nagyon izgalmasak, mert olyan tokamak tervekhez vezethetnek, amelyek természetesen mérséklik az elszabadult elektronkárosodást az eredendő instabilitás révén.”
Termikus kioltás
A turbulencia a fúziós reakciókhoz szükséges millió fokos hőmérséklet éles csökkenésével kezdődik. Ezek a „termikus kioltásnak” nevezett cseppek a földrengések által kiváltott földcsuszamlásokhoz hasonló földcsuszamlás-lavinákat szabadítanak fel. „A turbulencia szabályozása nagy kihívás a tokamak sikeréhez” – mondta Liu.
A fúziós reakciók egyesítik a könnyű elemeket plazma formájában – a szabad elektronokból és ionoknak nevezett atommagokból álló forró, töltött halmazállapotban –, hogy felszabadítsák azt a hatalmas energiát, amely a Napot és a csillagokat táplálja. A turbulencia és az elszabadult elektronok kockázatának csökkentése így egyedülálló előnyökkel járna a folyamat reprodukálására tervezett tokamak létesítmények számára.
A turbulencia és az elszabadult elektronok kockázatának csökkentése így egyedülálló előnyökkel járna a folyamat reprodukálására tervezett tokamak létesítmények számára.
A nukleáris fúziós energia a fenntartható energia kulcsfontosságú forrása lehet a megújuló energiaforrások kiegészítéseként. Franciaországban most épül a világ legnagyobb fúziós kísérlete, az ITER. Hitel: ITER
Az új megközelítés hatással lehet az ITER projekt előrehaladására, egy Franciaországban épülő nemzetközi tokamakra, amely bemutatja a fúziós energia gyakorlati alkalmazását, és jelentős lépést jelenthet a fúziós erőművek fejlesztésében.
„Eredményeink megnyitják az utat új stratégiák létrehozásához az elszabadult elektronok mérséklésére” – mondta Liu. Most a tervezési szakaszban vannak kísérleti kampányok, amelyekben a három kutatóközpont célja a csodálatos eredmények továbbfejlesztése.
More Stories
A SpaceX Polaris Dawn űrszondájának legénysége a valaha volt legveszélyesebb űrsétára készül
Egy őskori tengeri tehenet evett meg egy krokodil és egy cápa a kövületek szerint
Egyforma dinoszaurusz-lábnyomokat fedeztek fel két kontinensen