اصلاح ۵ درجه‌ای که راه همجوشی انرژی را هموار می‌کند

دانشمندان روش جدیدی را برای افزایش کارایی انرژی همجوشی با مدل‌های پیشرفته پیشنهاد کرده‌اند که با حذف «حالت‌های آهسته»، کارایی را بهبود می‌بخشند، امواج بی‌فایده‌ای که هنگام گرم کردن پلاسمای همجوشی انرژی را هدر می‌دهند.

مشکل گرم کردن پلاسما برای همجوشی

برای ایجاد واکنش های همجوشی، پلاسما باید به دمای بسیار بالایی برسد. یکی از روش های گرمایش پلاسما، استفاده از امواج الکترومغناطیسی به امواج مایکروویو است. اما در کنار امواج گرمای مورد انتظار، گاهی اوقات امواج آهسته ای وجود دارند که به جای کمک به گرم شدن، انرژی را هدر می دهند.

محققان آزمایشگاه فیزیک پلاسمای پرینستون (PPPL) با استفاده از شبیه سازی های کامپیوتری پیشرفته، راهی برای جلوگیری از تولید این امواج آهسته پیدا کرده اند که به استفاده موثر از انرژی برای گرم کردن پلاسما کمک می کند. این دستاورد می تواند گام مهمی در جهت دستیابی به انرژی همجوشی پایدار باشد.

یون هوا کیم، فیزیکدان ارشد پژوهشی و نویسنده اصلی مقاله، گفت: این اولین باری است که دانشمندان از شبیه سازی های دو بعدی برای بررسی تضعیف امواج آهسته استفاده می کنند. نتایج ممکن است به بهبود فرآیند گرمایش پلاسما و به دست آوردن انرژی همجوشی کمک کند.

صفحه فارادی را برای عملکرد بهینه تنظیم کنید

این تیم تحقیقاتی با همکاری محققان جنرال اتمیکس با استفاده از دستگاه همجوشی DIII-D نشان دادند که یک برج فلزی به نام “صفحه فارادی” در فاصله 5 درجه ای از آنتنی است که امواج حرارتی (امواج هلیکن) را تولید می کند تولید موج

امواج آهسته، بر خلاف امواج هلیکن، نمی توانند به خطوط میدان مغناطیسی محدود پلاسما نفوذ کنند و هسته پلاسما را گرم کنند، جایی که بیشتر واکنش های همجوشی رخ می دهد. این امواج به راحتی توسط خود پلاسما جذب و پراکنده می شوند، بنابراین تمام انرژی مصرف شده برای تولید آنها هدر می رود.

مدل سازی موفق با کد Petra-M

محققان از برنامه کامپیوتری قدرتمند Petra-M برای شبیه سازی تولید امواج هلیکن و امواج آهسته استفاده کردند. این شبیه‌سازی‌ها شرایط دستگاه توکامک DIII-D را بازسازی کردند و چندین آزمایش مجازی برای بررسی تأثیر زاویه آنتن، زاویه صفحه فارادی و چگالی الکترون در جلوی آنتن انجام دادند.

نتایج نشان داد که وقتی صفحه فارادی در زاویه کمتر از 5 درجه نسبت به آنتن قرار می گیرد، امواج آهسته قبل از انتشار در پلاسما عملا خنثی شده و از بین می روند.

حساسیت امواج آهسته به زاویه صفحه فارادی

تولید امواج آهسته به شدت به زاویه صفحه فارادی بستگی دارد. ماسایوکی اونو، یکی از نویسندگان مقاله می گوید: «ما دریافتیم که حتی کمی بیشتر از زاویه 5 درجه می تواند باعث افزایش قابل توجه امواج آهسته شود. این میزان حساسیت ما را شگفت زده کرد.

محققان قصد دارند شبیه‌سازی‌های دقیق‌تری را انجام دهند که ویژگی‌های بیشتر پلاسما و اطلاعات دقیق‌تر درباره آنتن را در نظر بگیرد. این یافته ها ممکن است به طراحی تاسیسات همجوشی آینده کمک کند.

انتهای پیام/