Термоядерный синтез может стать чистым, надежным и неисчерпаемым источником энергии будущего. Однако, путь к его освоению полон неожиданностей. Новое исследование, проведенное на суперкомпьютере Frontier, опровергло устоявшееся мнение о пользе вращения плазмы в токамаках. Давайте разберемся, почему это открытие так важно и как оно может повлиять на будущее энергетики.
Токамаки - это установки, использующие мощные магнитные катушки для удержания сверхгорячей плазмы в камере в форме пончика. Ученые долгое время считали, что вращение плазмы, вызванное инжекцией нейтральных частиц (NBI), улучшает удержание плазмы и, следовательно, эффективность реакции синтеза.
Однако, исследователи из General Atomics и Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что это не всегда так. Используя суперкомпьютер Frontier, они смоделировали сложное взаимодействие между ионами и электронами в краевой области плазмы. Результаты оказались неожиданными: хотя вращение действительно снижает турбулентность ионов, оно может увеличивать общий уровень турбулентности, что негативно сказывается на удержании плазмы.
Эмили Белли, ведущий автор исследования, объясняет: "Мы обнаружили, что при учете взаимодействия между ионами и электронами, вращение может увеличить общий уровень турбулентности, что, в свою очередь, снижает качество удержания". Это открытие может повлиять на оптимизацию дизайна будущих токамаков, включая международный проект ITER.
Исследователи также изучили влияние использования разных изотопов в топливе. Они смоделировали работу с равной смесью дейтерия и трития (DT), которая должна обеспечить максимальную скорость реакции синтеза. Результаты моделирования совпали с рекордными показателями, полученными на токамаке JET в Великобритании, что подтверждает точность используемой модели.
Важно отметить, что исследование стало возможным благодаря огромной вычислительной мощности суперкомпьютера Frontier. Эмили Белли подчеркивает: "Термоядерный синтез - это нелинейный процесс со многими тесно связанными физическими компонентами. Нам нужен суперкомпьютер, чтобы отслеживать тонкие взаимодействия между компонентами, которые оказывают реальное влияние на эффективность синтеза".
Это исследование - еще один шаг на пути к освоению термоядерного синтеза. Несмотря на неожиданные результаты, оно помогает лучше понять процессы, происходящие в плазме, и оптимизировать будущие реакторы. Кто знает, может быть, именно такие открытия приблизят нас к созданию чистого и неисчерпаемого источника энергии, способного решить глобальные энергетические проблемы человечества. Будущее термоядерной энергетики остается захватывающим и многообещающим!
Источник:
DOI: 10.1088/1361-6587/ad2c28
-------------------------------------
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте лайк или напишите комментарий, а также подписывайтесь на наши страницы на других площадках, в том числе на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!
