2020-02-25 17:26:01
W7-X融合设备的设计使其能够克服障碍

聚变器(stellators)面临的一个关键障碍是扭曲装置,它们试图在地球上利用为太阳和恒星提供动力的聚变反应,但是它们维持维持为这些反应提供燃料的等离子体的热量和性能的能力有限。现在,美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)和德国格赖夫斯瓦尔德的马克斯·普朗克等离子体物理研究所的科学家合作研究发现,格赖夫斯瓦尔德的Wendelstein 7-X(W7-X)设施,这是有史以来规模最大,最先进的恒星发生器,它是克服这一问题的关键一步。

先进的设施

先进的设施由马克斯·普朗克等离子体物理研究所建造和容纳,PPPL作为美国领先的合作者,旨在改善等离子体的性能和稳定性,即由自由电子和原子组成的热的带电状态原子核或离子占可见宇宙的99%。聚变反应使离子融合,释放出大量能量,科学家正在设法在地球上创建和控制该过程,以产生安全,清洁和几乎无限的电力为全人类发电。

W7-X的最新研究旨在确定先进设备的设计是否可以缓和等离子体核心的热量和颗粒泄漏,而这长期以来一直延缓了恒星发生器的发展。 PPPL物理学家诺维米尔·帕布兰特(Novimir Pablant)说:“这是恒星聚变设备开发中最重要的问题之一。”该论文描述了核聚变的结果。

他的工作证实了研究结果的重要方面。这项研究与Max Planck物理学家Sergey Bozhenkov接受的论文的发现以及该研究所的物理学家Craig Beidler审查的论文相结合,证明了先进的设计实际上可以缓解泄漏。马克斯·普朗克物理学家安德烈亚斯·丁克拉格说:“我们的结果表明,我们比预期的时间更早地了解了目标物理状态。” “我很高兴看到枪击发生后立即在控制室看到Novi的原始数据。当您测量到的证据表明您遵循正确的道路时,我立即意识到这是科学家一生中最难得的时刻之一。但是即使现在还有很长的路要走。”

常见问题

这种泄漏被称为“运输”,这对于恒星制造商和传统上能够更好地解决该问题的,被称为托卡马克的更广泛使用的融合设备是一个普遍的问题。在这些设施中产生了两个条件,这些条件将等离子体限制在粒子运行的磁场中。

这些条件是:

湍流。血浆的不规则涡旋和涡流会触发运输。

碰撞和轨道。绕磁力线运行的粒子通常会发生碰撞,将它们从轨道中撞出,并引起物理学家所说的“新古典传输”。

W7-X恒星仪的设计者试图通过精心成形会产生约束磁场的复杂三维电磁线圈来减少新古典主义运输。为了测试设计的有效性,研究人员调查了设计的互补方面。

Pablant发现,在先前的W7-X实验中对等离子体行为的测量与马里兰大学Matt Mattrereman开发的代码的预言非常吻合,该代码与设计用于扭曲W7-X线圈的设计者相似。 Bozhenov详细研究了该实验,Beidler将泄漏的控制追溯到了恒星发生器的高级设计。

“这项研究证实了有关W7-X优化设计如何减少新古典主义运输的预测,” Pablant说。相比之下,他补充说,“未优化的恒星在控制问题方面做得很差”。

进一步的好处

优化设计的另一个好处是,它可以揭示W7-X恒星机中大多数运输的来源。 Pablant说:“这使我们能够确定在等离子体核心中正在进行多少湍流传输。” “这项研究标志着第一步,表明高性能恒星发生器设计(例如W-7X)是生产清洁安全的聚变反应堆的一种有吸引力的方法。”

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