韩国科学家找到了一种避免因等离子体不稳定而损坏托卡马克壁的方法



托卡马克是一种热核反应堆;它是用于磁等离子体限制的环形装置,以实现可以维持稳定的热核反应的条件。 与它们的合作已经进行了几十年,到目前为止,这项工作还没有结束:没有经济产出的反应堆,没有。 问题之一是过程不稳定,很难控制。

存在许多困难,其中之一是局部边缘等离子体流的不稳定性。 研究人员与KSTAR Tokamak的安装工作表明,他们能够控制此问题。 这是非常重要的,因为如果不解决它,则等离子体会破坏真空室的内表面。

值得注意的是,该问题是设备磁场对称性的结果,对称性确保了使用托卡马克的简单性(表面上)。 解决此问题的一种方法是创建外部磁场以抑制不稳定性。

最有趣的是,托卡马克磁场的某些非对称配置甚至可以使等离子体保持稳定状态。 这里的主要目的是学习选择 “正确的”不对称性,避免出现磁场配置中可能被证明有害的那些变化。

为了解决这个问题,研究人员创建了简化的模型,将维持等离子体稳定状态所需的磁场组合在一起。 以该模型为例,科学家开始寻找不对称构型的变体,这些变体可用于将等离子体保持在稳定状态,防止破坏反应器壁。 在这种情况下的条件之一是等离子体的内层不应受到影响外层的因素的影响。

积极的一点是,研究人员不需要知道磁场确切几何形状的最终版本。 所需要的只是知道何时磁场的大小变得太大并且其稳定性降低。

先前的研究致力于确定场的临界值,以及创建必要的几何形状,计算场。 为了切断不利于稳定性的磁场的构造,这是必要的。

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现在,与韩国托卡马克公司合作的一组研究人员决定找出哪些磁场(附加磁场)将抑制不稳定性,这将防止等离子体的破坏性,并有助于出现不稳定性。

借助KSTAR功能,科学家能够研究各种配置,从而生成6D图像,其中每个像素都进行了颜色编码。 共有三个颜色渐变,每个渐变可以描述为好,坏和非常差。

模型准备就绪后,科学家在进行了一系列测试后对其进行了测试。 事实证明,他们设法找到了可以消除局部边缘等离子体流不稳定性的配置选项。 为了创建最佳配置,专家可以增加电磁体的数量,这将有助于增加磁场的可定制性。

据专家称,朝鲜托卡马克科学家的工作将在人类仍将获得几乎无穷无尽的能源的时刻拉近距离。

自然物理学 ,2018:DOI: 10.1038 / s41567-018-0268-8

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN423375/


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