اصلاح ۵ درجه‌ای که راه همجوشی انرژی را هموار می‌کند

به گزارش خبرنگار علمی و فناوری برنا، دانشمندان راه حل جدیدی برای افزایش کارایی انرژی همجوشی با شبیه سازی های پیشرفته ارائه کرده اند که با حذف “حالت های آهسته”، امواج بی فایده ای که باعث هدر رفتن انرژی پلاسما می شوند، کارایی را بهبود می بخشد.

چالش گرمایش پلاسما برای همجوشی

برای ایجاد یک واکنش همجوشی، پلاسما باید به دمای بسیار بالایی برسد. یکی از روش های گرمایش پلاسما استفاده از امواج الکترومغناطیسی مانند امواج مایکروویو است. اما با امواج گرمایی بهینه، گاهی اوقات امواج آهسته تولید می شود که به جای کمک به گرما، انرژی را هدر می دهد.

محققان آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون (PPPL) با استفاده از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری پیشرفته، راهی برای جلوگیری از تولید این امواج آهسته پیدا کرده‌اند که به گرم شدن پلاسما کمک می‌کند. این دستاورد می تواند گام مهمی در جهت دستیابی به انرژی همجوشی پایدار باشد.

یون هائو کیم، فیزیکدان ارشد پژوهشی و نویسنده اصلی مقاله، گفت: این اولین بار است که دانشمندان از شبیه سازی های دو بعدی برای بررسی تضعیف امواج آهسته استفاده می کنند. نتایج می تواند به بهبود فرآیند گرمایش پلاسما و تسهیل دستیابی به انرژی همجوشی کمک کند.

تنظیم صفحه فارادی برای عملکرد بهینه

تیم تحقیقاتی با همکاری محققان هسته ای عمومی با استفاده از دستگاه همجوشی توکامک DIII-D نشان دادند که صفحه فلزی معروف به “ورق فارادی” نسبت به آنتن زاویه 5 درجه دارد که امواج حرارتی (امواج هلیکونی) تولید می کند. . تولید امواج را کند می کند

امواج آهسته، بر خلاف امواج هلیکن، نمی توانند به خطوط میدان مغناطیسی محدود پلاسما نفوذ کنند تا هسته پلاسما را گرم کنند، جایی که بیشتر واکنش های همجوشی رخ می دهد. این امواج به راحتی توسط خود پلاسما جذب و پراکنده می شوند، بنابراین هر انرژی که برای تولید آنها استفاده می شود هدر می رود.

شبیه سازی موفق با کد Petra-M

محققان از برنامه کامپیوتری قدرتمند Petra-M برای تولید امواج هلیکون و امواج آهسته استفاده کردند. این شبیه‌سازی‌ها شرایط دستگاه توکامک DIII-D را بازسازی کردند و چندین آزمایش مجازی برای بررسی اثرات زاویه آنتن، زاویه صفحه فارادی و چگالی الکترون در جلوی آنتن انجام دادند.

نتایج نشان داد که وقتی صفحه فارادی در زاویه کمتر از 5 درجه با آنتن قرار می گیرد، امواج آهسته عملاً خنثی شده و قبل از انتشار در پلاسما از بین می روند.

حساسیت امواج آهسته به زاویه صفحه فارادی

تولید امواج آهسته به شدت به زاویه صفحه فارادی بستگی دارد. ماسایوکی اونو، یکی از نویسندگان مقاله، می گوید: «ما دریافتیم که حتی فراتر رفتن جزئی از زاویه 5 درجه می تواند باعث افزایش قابل توجهی در امواج آهسته شود. این میزان حساسیت ما را شگفت زده کرد.

محققان قصد دارند شبیه‌سازی‌های دقیق‌تری انجام دهند که ویژگی‌های دیگر پلاسما و اطلاعات دقیق‌تری درباره آنتن را در نظر بگیرد. این یافته ها می تواند به طراحی کارآمدتر تأسیسات همجوشی آینده کمک کند.

انتهای پیام/