Dolar 13,7033
Euro 15,5541
Altın 785,05
BİST 2.005
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 13 °C
Sağanak Yağışlı

Nötr Parçacıklar Füzyon Güç Reaktörlerinde Yıkıcı Plazma Blobları Üzerinde Bir Sürüklenme

10.11.2021
55
Nötr Parçacıklar Füzyon Güç Reaktörlerinde Yıkıcı Plazma Blobları Üzerinde Bir Sürüklenme
Tokamak Egzoz Bölgesi

Yeni simülasyonlar, daha iyi tahmin yapmak için gyrokinetik ve kinetik modelleri birleştirir plazma türbülans.

Bilim adamları on yıllardır güneşimiz gibi yıldızlarda doğal olarak oluşan temiz, yenilenebilir füzyon enerjisinden yararlanmak için çalışıyorlar. Sıcak plazmaları tokamak adı verilen halka şeklindeki bir cihaz içinde sınırlamak için güçlü manyetik alanlar kullanan araştırmacılar, füzyon reaksiyonlarını başlatmak için gerekli koşulları oluşturabilirler.

Bununla birlikte, büyük miktarlarda ısı ve parçacıkların nihayetinde tokamak’ın kenarından dışarı atılması gerekir (Şekil 1) ve egzoz bölgesindeki koşullar, plazma hapsinin etkinliğini etkileyebilir. Bu bölgedeki plazma hareketini tahmin etmek, “blob” adı verilen türbülanslı yapıların varlığı nedeniyle zordur. Bunlar, ısıyı ve parçacıkları manyetik alan çizgileri boyunca malzeme duvarlarına taşıyabilen lokalize yüksek basınç alanlarıdır.

Hesaplamalı plazma çerçevesi Gkeyll’in kullanıldığı son çalışmalar, önemli bir içgörü ortaya çıkardı – yüksüz nötr parçacıkların dahil edilmesinin plazma davranışı üzerinde önemli bir etkisi olduğu.

General Atomics ve Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı’ndan bilim adamları ile işbirliği içinde çalışmayı yöneten Dr. Tess Bernard, “Bu bölgedeki plazma türbülansını ve taşınmasını anlamak ve kontrol etmek, duvar malzemelerinin ömrünü etkilediği için çok önemlidir” dedi. “Bu zorluk, bu bölgedeki nötr atomların plazma parçacıkları ile etkileşime girmesi ve nötrlerin plazma damla davranışı üzerindeki etkisinin iyi anlaşılmaması gerçeğiyle daha da karmaşıklaşıyor.”

Nötrlerle elde edilen sonuçlar, önemli plazma parametrelerinde (yoğunluk, sıcaklık ve akış seviyeleri) önemli farklılıklara sahiptir. Bu, Ulusal Küresel Torus Deneyi’nin (NSTX) duvarına yakın plazma simülasyonlarının PPPL’de nötr parçacıklar içeren ve içermeyen bir karşılaştırmasının gösterildiği Şekil 1’de açıkça görülebilir. Nötr parçacıkların dahil edilmesi ayrıca plazma dalgalanmalarının azalmasına ve daha yavaş blob hareketine yol açar.

Bu sonuç, plazmaları simüle etmek için mevcut yöntemler arasında türünün ilk örneği bir eşleşmeyi gerektirdi. Tarihsel olarak, tokamak’taki deneysel gözlemleri anlamak ve mevcut ve gelecekteki plazma cihazları için tahminlerde bulunmak için teorik modellere dayalı bir dizi simülasyon aracı kullanılmıştır. Örneğin, parçacıkların konumunu ve hızını izleyen kinetik modeller daha doğrudur, ancak aynı zamanda hesaplama açısından daha zahmetlidir. Yoğunluk, akış ve sıcaklık gibi toplu özellikleri izleyen akışkan modelleri genellikle daha az talepkardır ancak tüm tokamak senaryoları için geçerli olmayan varsayımlarda bulunur.

Kendinden tutarlı olmak için, kodlar hem plazma hem de nötr dinamikler için modeller içermelidir. Bununla birlikte, her biri için kapsamlı kinetik modelleri, engelleyici hesaplama talepleri nedeniyle bir araya getirmek zor olabilir. Bu zorluğu öngören Gkeyll, plazma dinamiği için bir gyrokinetik modelin, nötr atomlar için bir kinetik modele yakın zamanda birleştirilmesini kolaylaştıran verimli algoritmalarla geliştirildi. Bir jirokinetik model, yüklü parçacıkların manyetik alan çizgileri etrafında hızlı bir şekilde yörüngede döndüğü gerçeğine dayanır. Bu model, bu hızlı hareketin ortalamasını alır, parçacıkları yüklü halkalar olarak modeller ve problemin karmaşıklığını azaltır.

Bu modeli deneysel verilerle doğrulamak için çalışmalar devam etmektedir ve diğer kodları kıyaslamak için faydalı bir araç olacaktır. Bu çalışma, hem yıkıcı blobların füzyon santralleri üzerindeki etkisini en aza indirmek için gelecekteki çalışmaları bilgilendirmek hem de kullanılan güçlü plazma kodunun bir örneği olarak önemlidir.

Toplantı: Plazma Fiziği APS Bölümünün 63. Yıllık Toplantısı

TI02.00004: Gyrokinetik simülasyonlarda nötr taşımanın plazma kazıma katmanı türbülansı üzerindeki etkileri.

Bu materyal, ABD Enerji Bakanlığı, Bilim Ofisi, Füzyon Enerji Bilimleri Ofisi, Teori Programı tarafından DE-FG02-95ER54309 Ödülü kapsamında desteklenen çalışmalara dayanmaktadır.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.