DALAM sebuah studi eksperimental yang komprehensif, tim peneliti Dunia mengkonfirmasi perhitungan kode simulasi turbulensi terkemuka ke tingkat yang belum pernah terjadi sebelumnya. Ini menandai terobosan besar dalam memahami proses transportasi turbulen dalam perangkat Gabungan nuklir.
Penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Communications itu meletakkan dasar Krusial Kepada memprediksi kinerja pembangkit listrik Gabungan.
Pembangkit listrik Gabungan masa depan bertujuan menghasilkan Daya yang dapat digunakan secara efisien dengan menggabungkan inti atom ringan. Pendekatan paling canggih, Gabungan kurungan magnetik, membatasi plasma, gas yang dipanaskan hingga jutaan derajat Celcius, dalam medan magnet. Plasma ini ditangguhkan tanpa kontak dinding di dalam ruang vakum berbentuk donat.
Daya yang dilepaskan dari reaksi Gabungan nuklir Tak hanya ditujukan Kepada pembangkit listrik, tetapi juga mempertahankan suhu plasma. Kepada mempertahankan proses, plasma harus mempertahankan Daya sebanyak mungkin apa yang oleh para peneliti disebut sebagai pencapaian waktu kurungan Daya tinggi.
Turbulensi yang Kuat Berdampak Negatif Pada Sifat Plasma
Kepada mencapai tujuan ini, fisikawan harus terlebih dahulu memahami proses turbulen yang sangat kompleks dalam plasma dan, idealnya, menemukan Langkah Kepada mengaturnya. Tiba batas tertentu, turbulensi sebenarnya bermanfaat, karena membantu mengangkut inti helium produk sampingan dari reaksi Gabungan yang keluar dari plasma Sembari membawa bahan bakar segar ke dalam inti. Tetapi, turbulensi yang berlebihan mengurangi waktu penahanan Daya karena Daya keluar dari pusat plasma terlalu Segera.
“Anda dapat membandingkan ini dengan setetes susu dalam secangkir kopi, Kalau Anda mengaduk dengan sendok, pusaran yang bergejolak terbentuk, dan cairannya bercampur jauh lebih Segera daripada tanpa pengadukan,” Jernih fisikawan Dr. Klara Höfler, yang mempelajari fenomena ini di Institut Max Planck Kepada Fisika Plasma (IPP) di Garching dekat Munich.
Berbarengan dengan rekan-rekan dari IPP dan lima lembaga penelitian lainnya di Eropa dan Amerika Perkumpulan, dia Membangun terobosan yang signifikan dalam memahami turbulensi dalam plasma Gabungan. Kepada pertama kalinya, tim mencapai kesepakatan komprehensif antara hasil eksperimen dan simulasi komputer. Para peneliti secara bersamaan membandingkan tujuh parameter turbulensi plasma Esensial secara signifikan lebih banyak daripada studi sebelumnya.
Kepada studi baru, Dr. Klara Höfler memanfaatkan peralatan diagnostik Istimewa di dunia di perangkat Gabungan IPP ASDEX Upgrade. Hal ini memungkinkannya Kepada secara Cocok mengukur sifat-sifat plasma multi-juta derajat selama dua pelepasan dengan pengaturan yang berbeda.
Gelombang Mikro Memberikan Gambar Plasma yang Terperinci
Kalau Anda Ingin menentukan suhu Situ, Anda cukup menempatkan termometer di dalam air. Dalam penelitian Gabungan, suhu plasma biasanya diukur menggunakan gelombang mikro yang dipancarkan plasma itu sendiri. Dari emisi ini, fluktuasi suhu elektron juga dapat diturunkan.
Selain itu, dengan meluncurkan gelombang mikro ke dalam plasma, peneliti dapat menganalisis radiasi backscattered Kepada mengekstrak informasi tentang fluktuasi kepadatan elektron Ialah jumlah elektron per satuan volume. Dengan menggunakan pendekatan ini, Höfler dan timnya Bisa mengkarakterisasi fluktuasi suhu plasma dan kepadatan plasma.
Dua Metode Diagnostik Memainkan Peran Sentral:
- Reflekometer Doppler Kepada mengukur fluktuasi kepadatan plasma. Menggunakan tiga reflekometer dari rangkaian diagnostik Peningkatan ASDEX, tim menganalisis pusaran dengan berbagai ukuran di Letak yang berbeda.
- Radiometer Kaitan-Elektron-Siklotron-Emisi (CECE) dari Institut Teknologi Massachusetts (MIT) di AS Kepada pengukuran fluktuasi suhu elektron yang sangat Cocok.
Simulasi plasma komparatif dalam ruang fase lima dimensi dilakukan menggunakan kode GENE, yang dikembangkan di IPP dan diakui secara Mendunia sebagai alat terkemuka Kepada pemodelan proses turbulen secara numerik di dalam plasma. Kompleksitas fenomena ini sangat besar sehingga superkomputer yang digunakan Kepada penelitian ini membutuhkan total dua bulan waktu komputasi Kepada memodelkan turbulensi yang diamati hanya dalam beberapa milidetik.
Kolaborasi erat antara fisikawan eksperimental dan teoritis Krusial di sini. Tak cukup bagi perhitungan GEN Kepada mereproduksi turbulensi dengan Betul. Mereka juga harus mensimulasikan proses pengukuran yang rumit, yang sekarang telah dicapai oleh para peneliti setelah bertahun-tahun bekerja. Hanya dengan Langkah ini Komparasi antara eksperimen dan perhitungan numerik dapat ditetapkan sama sekali. (phys/Z-2)
