Главная » Все новости » Ученые выявили основную проблему для сбора термоядерной энергии на Земле

Ученые выявили основную проблему для сбора термоядерной энергии на Земле

Ключевой проблемой для ученых, стремящихся произвести на Земле термоядерную энергию, которая питает Солнце и звезды, является предотвращение так называемых убегающих электронов, частиц, высвобождающихся в ходе экспериментов с нарушенным термоядерным синтезом, которые могут пробивать дыры в токамаках, машинах в форме пончиков, в которых проводятся эксперименты. Ученые под руководством исследователей из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США использовали новую диагностику с широкими возможностями для обнаружения рождения, а также фаз линейного и экспоненциального роста убегающих электронов высокой энергии, которые может позволить исследователям определить, как предотвратить повреждение электронов.

Начальная энергия

«Нам нужно видеть эти электроны с их начальной энергией, а не когда они полностью выросли и движутся со скоростью, близкой к скорости света», — сказал физик PPPL Луис Дельгадо-Апарисио, который руководил экспериментом, который обнаружил ранние побеги на симметричном торе Мэдисона. (MST) в Университете Висконсин-Мэдисон. «Следующим шагом является оптимизация способов их остановки до того, как популяция убегающих электронов может вырасти в лавину», — сказал Дельгадо-Апарисио, ведущий автор первой статьи, в которой подробно описаны результаты в Review of Scientific Instruments.

Реакции синтеза производят огромное количество энергии за счет объединения легких элементов в форме плазмы — горячего заряженного состояния вещества, состоящего из свободных электронов и ядер атомов, которое составляет 99 процентов видимой Вселенной. Ученые всего мира стремятся производить и контролировать термоядерный синтез на Земле для практически неисчерпаемого запаса безопасной и чистой энергии для выработки электричества.

PPPL в сотрудничестве с Университетом Висконсина установили мультиэнергетическую камеру-обскуры на MST, которая послужила испытательным стендом для проверки возможностей камеры. Диагностика модернизирует и модернизирует камеру, которую PPPL ранее установила на ныне закрытом токамаке Alcator C-Mod в Массачусетском технологическом институте (MIT), и уникальна своей способностью регистрировать не только свойства плазмы во времени и пространство, но также и его распределение энергии.

Это мастерство позволяет исследователям охарактеризовать как эволюцию сверхгорячей плазмы, так и рождение убегающих электронов, которые начинаются с низкой энергии. «Если мы поймем содержание энергии, я могу сказать вам, каковы плотность и температура фоновой плазмы, а также количество убегающих электронов», — сказал Дельгадо Апарисио. «Таким образом, добавляя эту новую переменную энергии, мы можем узнать несколько количеств плазмы и использовать их в качестве диагностики».

Новый фотоаппарат

Использование новой камеры продвигает технологии вперед. «Безусловно, это было отличное научное сотрудничество», — сказал физик Кэри Форест, профессор Университета Висконсина, курирующий MST, который он описывает как «очень надежную машину, которая может производить убегающие электроны, не подвергая опасности ее работу».

В результате, по словам Фореста, «способность Луиса диагностировать не только место рождения и начальную фазу линейного роста электронов по мере их ускорения, а затем проследить, как они переносятся извне внутрь, — это завораживает. Сравнение его диагноза с моделирование будет следующим шагом, и, конечно, лучшее понимание может привести к новым методам смягчения последствий в будущем».

Дельгадо-Апарисио уже смотрит в будущее. «Я хочу взять весь опыт, накопленный нами в области MST, и применить его к большому токамаку», — сказал он. Два постдокторантских исследователя, которых курирует Дельгадо-Апарисио, могут опираться на результаты MST, но в WEST, Tungsten (W) Environment in Steady-State Tokamak, управляемом Французской комиссией по альтернативным источникам энергии и атомной энергии (CEA) в Кадараше, Франция.

«В своих пост-документах я хочу использовать камеры для множества разных вещей, включая перенос частиц, удержание, радиочастотный нагрев, а также этот новый поворот, диагностику и исследование убегающих электронов», — сказал Дельгадо-Апарисио. . «По сути, мы хотели бы выяснить, как обеспечить мягкое приземление электронов, и это могло бы быть очень безопасным способом борьбы с ними».

Понравилась запись? Поделись с другом!!!