Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 349

Počítač modeluje nestability ve fúzních plazmatech

Nestability plazmatu byly a jsou a budou velkou překážkou při udržení termojaderného plazmatu dobu dostatečně dlouhou pro fungování využitelné termojaderné fúze. Existuje řada počítačových programů – kódů, které dokáží simulovat chování plazmatu včetně rozvoje, průběhu nejrůznějších jeho nestabilit. Jeden z mnoha simulačních plazmatu kódů se nazývá TRANSP. Jedna z nepříjemných nestabilit termojaderného plazmatu se nazývá pilová nestabilita. Jak si simulační kód TRASP poradil s pilovou nestabilitou o tom se dozvíte v následujícím článku.

Fotogalerie (1)
Rozvíjející se nestabilita typu ELM (Mód lokalizovaný na okraji plazmatu) (Credit © ITER Organization, http://www.iter.org/)

Subatomární částice kroužící dokola v prstencových komorách fúzních zařízení - tokamaků při slučování uvolňují velké množství energie. To je to, co od nich očekáváme. Ale tyto částice – „polévka“ elektronů, atomových jader nebo iontů, souhrnně zvaných plazma - mohou někdy z magnetických pastí, které je udržují uvnitř tokamaků, uniknout. Jejich únik ochlazuje plazma, snižuje účinnost fúzních reakcí a poškozuje stěny komory. Fyzikové pracují usilovně na metodách, jak takovým nestabilitám plazmatu předejít. Nyní potvrdili, že specializovaný počítačový program by mohl pomoci úniky předvídat a dokonce jim zabránit.

Kopanec do plasmatu

Výzkumný tým aktualizoval plazmový simulační kód TRANSP vyvinutý v Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) amerického Ministerstva energetiky (DOE) a používaný v ústavech zkoumajících fúzi po celém světě. Nainstaloval do něj nový kousek programu známý jako „kick model“ („model kopanec“). „Kopanec“ proto, že simuluje nárazy energie, které urychlují a vychylují částice v plazmatu. Umožňuje programu TRANSP simulovat chování částic přesněji než dříve. Aktualizovaná verze kódu TRANSP, podporovaná podprogramy známými jako NUBEAM a ORBIT, které modelují chování plazmatu výběrem informací ze surových dat, by mohla pomoci fyzikům lépe porozumět únikům částic a předvídat je a také vytvářet technická řešení, která by úniky minimalizovala.

Tým zjistil, že aktualizovaná verze TRANSP přesně modelovala účinek pilové nestability – to je typ poruchy plazmatu ovlivňující fúzní reakce - na pohyb vysoce energetických částic, které pomáhají udržovat fúzní reakce. „Tyto výsledky jsou důležité, protože mohou fyzikům umožnit použít stejný přístup k řešení širokého spektra nestabilit bez přecházení z jednoho modelu na druhý v závislosti na konkrétním problému,“ uvedl fyzik PPPL Mario Podestà, spoluautor článku, který referoval o tomto zjištění v prestižním časopisu Nuclear Fusion. Výsledky založené na pilových nestabilitách, které se objevily během provozu NPLX-U (National Spherical Torus Experiment Upgrade, NSTX-U) v roce 2016, rozšiřují předchozí výzkum PPPL o uvádění „kopancových“ modelů do TRANSP.

Aktualizovaná verze TRANSP může dokonce simulovat chování plazmatu u experimentů, které dosud nebyly provedeny, ale jsou teprve v plánu,“ uvedl Podestà. „Nyní vidíme cestu vpřed ke zlepšení způsobů, jak simulovat určité mechanismy, které vnášejí poruchy do plazmatu,“ řekl Podestà. „To nás přibližuje spolehlivým a kvantitativním předpovědím pro výkon budoucích fúzních reaktorů.“

(Tento výzkum podpořil DOE's Office of Science (OOS). V týmu byli vědci z PPPL a University of California, Irvine.)

Další informace na adrese https://energy.gov/science

 

Milan Řípa
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Šťastné a vesmírné a vše nejlepší do nového kosmického roku!

Česká kosmická kancelář a vzdělávací spolek KOSMOS-NEWS nabízejí školám i organizátorům dalších vzdělávacích a popularizačních programů a akcí uspořádání besed a přednášek o kosmonautice, o životě ve vesmíru a přínosech kosmonautiky pro běžný život lidí na planetě Zemi.

Sloupový nástroj aneb 600 tun ve středu tokamakové jámy ITER

Impozantní nástroj tvořený rovným kmenem a větvemi z něho vyrůstajícími, neboli 600tunovým sloupem s devíti radiálními rameny, vyroste příští rok ve středu jámy tokamaku ITER. Během montáže v jámě bude podepírat, vyrovnávat a stabilizovat podsestavy vakuové nádoby, jakmile budou spojeny a svařeny.

Československo – země radia

Letos si připomínáme 100 let od založení Státního ústavu radiologického a 70 let od vzniku Ústavu pro výzkum, výrobu a využití radioizotopů.

Centrální solenoid ITER

Který magnet tokamaku je nejdůležitější? Bez magnetů toroidálního pole vám plazma uteče na stěny komory, bez magnetů pole poloidálního nedosáhnete potřebného tvaru plazmového provazce, bez magnetů centrálního solenoidu nebude žádné plazma…Stop!

Dolivo - Dobrovolskij a počátky přenosu elektrické energie

Před sto lety zemřel dnes již málo známý ruský fyzik, elektrotechnik a vynálezce M. O. Dolivo-Dobrovolskij. Jako jeden z prvních fyziků a techniků teoreticky i prakticky odhalil možnosti využití trojfázového střídavého proudu.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail