Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 490

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

První malé jaderné reaktory by mohly být v provozu už koncem desetiletí

Malé modulární jaderné reaktory (Small Modular Reactors - SMR), které jsou v současnosti velkým tématem jaderné energetiky, vyvíjí na celém světě řada firem, a podle některých ...

Co se starými lithiovými bateriemi?

Současná globální snaha elektrifikovat dopravu (v zájmu ochrany klimatu) i snaha vyřešit skladování energie z obnovitelných zdrojů přináší jeden velký problém, ...

Češi jako 9. na světě před 65 lety úspěšně rozštěpili atom

Před 65 lety, v noci na 25. září 1957, se Československo stalo teprve devátou zemí na světě, která úspěšně zvládla spustit řízenou řetězovou štěpnou reakci.

Prastarý zdroj kyslíku

Vědci předpokládají, že život na Zemi nejprve vznikl bez přítomnosti kyslíku. Poté, co se objevily organizmy schopné fotosyntézy, začal se v atmosféře obsah kyslíku zvyšovat, což anaerobní ...

Soukromé investice do energie z jaderné syntézy poprvé překonaly vládní financování

Ve Spojených státech i ve Spojeném království se čile k světu mají soukromníci investující do jaderné fúze. Proč? Jinde podnikatelům asi chybí informace, kapitál a odvaha.

Nejnovější video

Jak funguje PCR test na coronavirus

Krásně a jednoduše vysvětleno se srozumitelnými animacemi. V angličtině.

close
detail