Нов пробив би могъл да оправи фаталния дефект в термоядрените реактори
Нов суперкомпютърен модел може да помогне на учените да доближат до силата от нуклеарен синтез. Реакторите на Tokamak се характеризират с електромагнитни петна, които свиват или охлаждат плазмата. Пълната симулация разрешава на учените безвредно да проучват рисковите фактори и евентуалните решения.
По дългия път към нуклеарния синтез учените не престават да се сблъскват с една от най-изявените спънки: локализирани режими на ръба, или петната (ELM). Тези петна се образуват на ръба на плазмения ураган на токамака, породени от взаимоотношението на мощното магнитно поле и горещата като Слънцето плазма.
В предишното учените са предложили няколко решения, в това число пулсиращи радиовълни. Но в този момент откривателите от Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) в Германия имат, съгласно тях, първата симулация на образуването на ELM – което улеснява моделирането на рисковете и евентуалните решения.
„ След обширна предходна работа в този момент е допустимо за първи път чрез изчислителни симулации да се разпознава спусъкът, виновен за избухливото начало на тези неустойчивости на ръба, и да се реконструира хода на няколко цикъла на ELM – в положително единодушие с пробно следените стойности ”, се споделя в прессъобщение на IPP. Изследванията върху симулацията са признати за издание в списанието Nuclear Fusion.
Токамакът е машина с форма на поничка, чиято камера е проектирана да огражда поток от реактивна, произвеждаща сила материя в плазмено положение. Потокът от плазма се задържа физически от магнитно поле, генерирано от електромагнити и свръхпроводници, с пресичащ се магнетизъм вътре в камерата на токамака. Самата камера не е проектирана по този начин, че да я допира плазма с температура милиони градуси, само че до момента основаването на надеждно магнитно поле се оказа извънредно мъчно.
Когато се образуват ELM, те могат да работят като тип безоблачен факел или гейзер, изпръсквайки се от основния поток и нарушавайки го. Излизащата плазма може фрапантно да понижи изхода на сила или даже да повреди оборудването. А мащабът на въздействието зависи да вземем за пример от размера на токамака. Експериментирането с ELM рискови фактори в солидния интернационален термоядрен реактор ITER може да коства милиони долари, до момента в който симулацията може да помогне на учените да схванат механиката на ELM без скъпите странични резултати.
Тъй като залогът е толкоз висок при термоядрените реактори, моделирането даже на част от секундата на тези взаимоотношения е извънредно скъпо.
„ Въпреки че процесите се правят за доста малко време, тяхната симулация изисква доста изчислителни старания “, изясняват в изказването на IPP. „ Това е по този начин, тъй като симулацията би трябвало да позволи на дребни стъпки на пресмятане както късия срив на ELM, по този начин и дългата фаза на развиване сред два ELM – проблем за пресмятане, който може да бъде позволен единствено с един от най-бързите суперкомпютри, които се оферират сега. “
Това дава отговор на естествения следващ въпрос: След десетилетия проучвания на термоядрения синтез, за какво това е първият модел на ELM? Дори суперкомпютрите могат да създадат единствено толкоз, а моделирането на комплицирани системи включва отчитане на допустимо най-вече частици през допустимо най-малките времеви рамки:
„ Теоретиците на плазмата […] съумяха да опишат и обяснят комплицираните физически процеси, стоящи зад това събитие, в елементи: като нелинейно взаимоотношение сред дестабилизиращите резултати – внезапното повишаване на плазменото налягане в плазмения борд и увеличението на тока компактност – и стабилизиращия плазмен поток, “ се споделя в известието на IPP.
