دانشمندان توسعه ابزار جدید برای طراحی بهتر فیوژن دستگاه

یکی از راه های است که دانشمندان به دنبال به را به زمین همجوشی روند که قدرت خورشید و ستاره ها است به دام انداختن مامان, شارژ, پلاسما گاز در یک پیچش مغناطیسی سیم پیچ دستگاه به شکل یک صبحانه cruller. اما این دستگاه به نام stellarator باید دقیقا طراحی شده برای جلوگیری از گرما فرار از پلاسما هسته ای که در آن استوکس همجوشی واکنش های. در حال حاضر محققان در آمریکا وزارت انرژی (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) نشان داده اند که پیشرفته کد کامپیوتر می تواند کمک به طراحی stellarators که محدود ضروری گرما بیشتر موثر است.

کد نام XGC-S, جدید باز می شود درب در stellarator پژوهش است. "نتیجه اصلی تحقیق ما این است که ما می توانیم با استفاده از کد برای شبیه سازی هر دو اولیه و یا خطی و آشفته رفتار پلاسما در stellarators" گفت: PPPL فیزیکدان مایکل کول منجر نویسنده مقاله گزارش نتايج در فیزیک پلاسما. "این به این معنی است که ما می توانید شروع به تعیین که stellarator شکل شامل گرما بهترین و کارآمد ترین حفظ شرایط را برای گداخت."

همجوشی ترکیبی از نور عناصر در شکل پلاسما -- داغ, شارژ, دولت از ماده متشکل از الکترونها و هسته های اتمی -- و تولید مقادیر عظیم انرژی در خورشید و ستارگان. دانشمندان با هدف تکرار فیوژن در دستگاه بر روی زمین برای تقریبا پایان ناپذیر تامین امن و پاک کردن قدرت برای تولید برق است.

این PPPL دانشمندان شبیه سازی رفتار پلاسما در داخل فیوژن ماشین که شبیه یک دونات اما با نیشگون و تغییر شکل است که دستگاه کارآمد تر یک نوع شکل شناخته شده به عنوان شبه axisymmetric . محققان با استفاده از یک نسخه به روز شده از XGC, a state-of-the-art کد توسعه یافته در PPPL برای مدلسازی تلاطم در حلقه ای به شکل تلفیقی امکانات به نام tokamaks که ساده هندسه. این تغییرات توسط کول و همکاران خود را مجاز جدید XGC-S کد به هم مدل پلاسما در هندسی پیچیده تر stellarators.

این شبیه سازی نشان داد که یک نوع اختلال محدود به یک منطقه کوچک می تواند تبدیل به پیچیده و گسترش برای پر کردن یک فضای بزرگتر داخل پلاسما. نتایج نشان داد که XGC-S می تواند شبیه سازی این نوع از stellarator پلاسما با دقت بیشتری نسبت به آنچه قبلا ممکن است.

"من فکر می کنم این است که واقعا مهم توسعه در این مطالعه از تلاطم در stellarators گفت:" دیوید گیتس رئیس بخش پروژه های پیشرفته در PPPL. "از آن باز می شود تا یک پنجره بزرگ برای گرفتن نتایج جدید."

این یافته ها نشان می دهد موفق اصلاح XGC کد برای شبیه سازی تلاطم در stellarators. این کد می توانید محاسبه تلاطم در stellarators تمام راه را از پلاسمای هسته ای به لبه ارائه یک تصویر کامل تر از پلاسما رفتار.

"آشوب است یکی از مکانیسم های اولیه باعث گرما به بیرون نشت میکند همجوشی پلاسما," کول گفت. "از آنجا که stellarators ساخته می شود در بیشتر انواع اشکال از tokamaks ما ممکن است قادر به پیدا کردن اشکال که کنترل تلاطم بهتر از tokamaks انجام دهد. جستجو برای آنها را با ساخت تعداد زیادی از آزمایش های بیش از حد گران است بنابراین ما نیاز به بزرگ شبیه سازی به جستجو برای آنها عملا."

محققان قصد تغییر XGC-S بیشتر به تولید حتی واضح تر مشاهده تلاطم باعث گرما نشت. کامل تر از یک تصویر نزدیک دانشمندان خواهد بود برای شبیه سازی stellarator آزمایش در عرصه مجازی. "هنگامی که شما دقیق کد و یک کامپیوتر قدرتمند تغییر stellarator طراحی شما در حال شبیه سازی آسان است" کول گفت.

###

محققان با انجام شبیه سازی با استفاده از منابع ملی انرژی تحقیقات علمی مرکز محاسبات (NERSC) یک DOE کاربر تسهیلات. برای حمایت از این تحقیقات از سازمان حفاظت محیط زیست از علم (فیوژن انرژی علوم).

PPPL در دانشگاه پرینستون را Forrestal پردیس در Plainsboro, N. J., اختصاص داده شده به ایجاد دانش جدید در مورد فیزیک پلاسما -- فوق العاده داغ و شارژ گازهای -- و در حال توسعه راه حل های عملی برای ایجاد همجوشی انرژی است. آزمایشگاه مدیریت توسط دانشگاه برای وزارت انرژی را از علم است که بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و کار به آدرس برخی از مبرم ترین چالش های زمان ما. برای اطلاعات بیشتر مراجعه کنید https://انرژی.gov/علوم

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.