Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 398

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

Korespondenční semináře právě odstartovaly

Ve víru všudypřítomných omezení a distanční výuky by studenty základních a středních škol mohly zaujmout korespondenční soutěže, které u nás mají dlouhou tradici.

Rusko staví další závod na zpracování ochuzeného uranu

Ochuzený uran je produktem z výroby jaderného paliva. Palivo pro většinu současných štěpných jaderných reaktorů se vyrábí z obohaceného uranu, kdy se např.

Češi jsou nakloněni technologickému vylepšení člověka

Podle aktuálního průzkumu by si drtivá většina Čechů (95 %) přála vylepšit své tělo, pokud by to bylo možné. Spousta respondentů se ale také domnívá, že augmentace lidského ...

Den s experimentální fyzikou 2020

Zajímá Tě fyzika? Chtěl(a) by ses dozvědět víc o tom, jak probíhá skutečný výzkum nebo dokonce jak se do něj můžeš osobně zapojit při budoucím studiu?

Omlazení elektrárny Slapy

Vodní elektrárna Slapy je ze dvou třetin jako nová. Úspěšná komplexní zkouška završila dlouhodobou modernizaci soustrojí TG1, vůbec nejrozsáhlejší v dosavadní ...

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