太好了,最新发现:无线电波RF电流凝聚,能帮助控制核聚变反应

(1/2)
客户端
东方号

举报

举报原因:
东方资讯  >   科技 频道  >  正文

太好了,最新发现:无线电波RF电流凝聚,能帮助控制核聚变反应

在地球上捕获和控制聚变能的一个关键挑战是:保持等离子体的稳定性(为聚变反应提供燃料的带电气体),并保持数百万摄氏度的温度来启动和维持核聚变反应。这一挑战需要在甜甜圈形状的托卡马克聚变设施中控制磁岛,即在等离子体中形成的泡状结构。这些磁岛岛屿可能会生长,冷却等离子体,并引发破坏(储存在等离子体中的能量突然释放)这可能会阻止聚变反应,并严重破坏容纳它们的聚变设施。

普林斯顿大学和美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的科学家们研究表明:ITER中麻烦的磁岛、法国在建的国际托卡马克以及其他未来不允许大规模中断的聚变设施,得到了更好的控制。第一作者、普林斯顿等离子体物理项目的爱德华多·罗德里格斯(Eduardo Rodriguez)说:这项研究可能会为之前被认为无法获得的改进控制方案打开大门,其研究成果发表在《等离子体物理》期刊上。

这项研究是在Allan Reiman和Nat Fisch之前研究的基础上进行,他们发现了一种名为“RF[射频]电流凝聚”的新效应,这种无线电波效应可以极大地促进磁岛的稳定。新的等离子体物理论文展示了如何最大限度地利用这种效应。Reiman是普林斯顿等离子体物理实验室的杰出研究员,Fisch是普林斯顿大学教授,普林斯顿大学等离子体物理项目主任,普林斯顿等离子体物理实验室学术事务副主任。

聚变反应将轻元素以等离子体的形式结合在一起,等离子体是由自由电子和原子核组成的物质状态,在太阳和恒星中产生大量的能量。全世界的科学家都在寻求在地球上重现这一过程,为全人类提供几乎取之不尽安全和清洁的电力。研究基于一个简化的分析模型,重点介绍了利用RF波对磁岛岛屿进行加热,并驱动电流使其收缩和消失。当温度足够高时,可能会发生复杂的相互作用,导致射频电流凝聚效应,使电流集中在岛的中心,从而大大提高稳定性。

但随着温度的升高,磁岛较冷的边缘和较热内部之间的温度梯度越来越大,这种梯度可能会导致不稳定,从而使进一步提高温度变得更加困难。这一点对点是射频波能否达到稳定目标的一个重要指标,研究从加热产生的梯度分析当前冷凝和增加湍流之间的相互作用,以确定系统是否稳定,研究希望这些磁岛不要增长。研究在考虑不稳定性的情况下,如何控制波的功率和瞄准,以最大限度地利用射频电流凝聚效应。

关注这一点可以提高聚变反应堆的稳定性,研究人员现在计划在模型中引入新的方面,以开展更详细的研究,这些步骤包括在计算机代码中包括凝聚效应的工作,以对发射的射频波行为及其真实效果进行建模,这项技术最终将用于设计最优磁岛的稳定方案。

博科园|研究/来自:普林斯顿等离子体物理实验室

参考期刊《等离子体物理》

博科园|科学、科技、科研、科普

关注【博科园】看更多大美宇宙科学

0条评论

点击进入 更多跟帖
热门推荐

联系我们|eastday.com All Right Reserve 版权所有