尖端的W7-X核聚变装置克服障碍

时间:2020-03-12 18:33 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

尖端的W7-X核聚变装置克服障碍

聚变装置面临的一个主要障碍是星状加速器这些扭曲的设施试图利用地球上的聚变反应来为太阳和恒星提供能量它们维持等离子体的热量和性能的能力有限,而等离子体是这些反应的燃料。现在科学家合作研究美国Energy’ s (DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)和马克斯·普朗克等离子物理研究所格赖夫斯瓦尔德,德国,发现Wendelstein 7 x (W7-X)在格赖夫斯瓦尔德,最大和最先进的仿星器,展示了克服这个问题的一个关键步骤。

先进的设施

这一尖端的设备是在马克斯·普朗克等离子体物理研究所建造和安置的,PPPL是美国的主要合作伙伴,旨在提高等离子体的性能和稳定性。由自由电子和原子核或离子组成的热带电物质状态,构成了99%的可见宇宙。聚变反应将离子熔合释放出大量的能量。科学家们正努力在地球上创造和控制这一过程,以生产安全、清洁和几乎无限的电力,为全人类发电。

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最近对W7-X的研究旨在确定先进设备的设计是否能够缓和等离子体核心的热量和粒子泄漏,长期以来,等离子体核心减缓了星加速器的发展。“这是星状细胞融合器发展过程中最重要的问题之一。”PPPL物理学家Novimir Pablant说,他是一篇描述核聚变结果的论文的第一作者。

他的工作证实了这些发现的一个重要方面。这项研究结合了马克斯·普朗克物理学家谢尔盖·博仁科夫的一篇已被接受的论文和研究所物理学家克雷格·贝德勒正在审阅的一篇论文的发现,证明了这种先进的设计确实能缓和泄漏。“我们的结果表明,我们比预期更早地看到了我们的目标物理机制,”马克斯·普朗克物理学家安德烈亚斯·丁拉基说。“我还记得我在拍摄后在控制室看到诺维的原始数据时的兴奋。我立刻意识到,这是一个科学家生命中罕见的时刻,当你测量的证据表明你走的是正确的道路。但即使是现在,仍有很长的路要走。”

常见的问题

这种泄漏被称为“运输”,这是星状器和更广泛使用的被称为托卡马克的聚变装置的一个常见问题,托卡马克通常能更好地解决这个问题。在这些设备中,有两种情况会导致等离子体在粒子运行的磁场中受到限制。

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这些条件是:

动荡。等离子体不受控制的旋转和涡流可以触发传输;

碰撞和轨道。围绕磁力线运行的粒子经常会发生碰撞,使它们脱离轨道,产生物理学家所说的“新古典主义运输”。

Pablant发现,在之前的W7-X实验中,对等离子体行为的测量与马里兰大学的马特·兰德里曼开发的一种代码的预测吻合得很好。兰德里曼开发的代码与设计人员用来塑造W7-X线圈形状的代码相似。Bozhenov详细的看了实验,Beidler追踪了泄漏的控制到星状发生器的先进设计。

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“这项研究验证了关于W7-X优化设计在多大程度上减少新古典主义运输的预测,”Pablant说。他补充道,相比之下,“未优化的星型加速器表现得非常糟糕”控制问题。

进一步的好处

优化设计的另一个好处是,它揭示了W7-X星月器中大部分传输来自何处。这使我们能够确定在等离子体的核心有多少湍流在发生。Pablant说。“这项研究标志着高性能星状反应堆设计的第一步,如W-7X是一个有吸引力的方式来生产一个清洁和安全的聚变反应堆。”

引用:

新古典双桅电场t7这是勃南堡的一种截然不同的形式:a:朗根堡、a。Kazakov m, j . Knauer Krychowiak, h城Laqua, m·Landreman Lazerson页Maaß山,o Marchuck a Mollen a, e .几步Pavone s Satake, t Schrö, H.M.史密斯·斯文森,p·Traverso y Turkin, J.L. Velasco Stechow的a·f·温暖g)威尔R.C.狼and the W7-X团队,20张迎来2020》合并。

麼:10.1088/1741-4326 / ab6ea8

谢尔盖·阿·博真科夫、叶夫根·卡扎科夫、奥利弗·福特、马克·恩·阿·贝斯肯斯、豪尔赫·阿尔贝托·阿尔库森、J·阿图罗·阿隆索、J·乌姆姆、rgen Baldzuhn、克里斯蒂安·勃兰特、凯·雅各布·布伦纳、"温德尔施泰因7-X"的"高性能等离子体"汉内斯·达姆、戈洛·富彻特、约阿希姆·盖格、奥拉夫·格鲁克、马蒂亚斯·赫希、乌多·赫乌姆;费尔、黄周杰、延斯·克瑙尔、马西耶·克里乔维亚克、安德烈亚斯·兰根伯格、海因里希·彼得·拉夸、塞缪尔·拉泽森、尼古拉·巴·马鲁申科、德米特里·莫西耶夫、马蒂亚斯·奥特安东尼乌克·帕布兰特、埃克哈德·帕施、安德里亚·帕沃内、约瑟芬·普罗尔、基安·拉赫巴尼亚、埃文·斯科特、赫威尔·M·史密斯、托斯滕·斯坦格、阿德里安·冯·斯特乔、赫·汤姆森、尤里·图尔金、格伦·阿·沃登、帕夫洛斯·桑托普洛斯、张大红和罗伯特·C·沃尔夫,2020年2月核聚变。

DOI: 10.1088/1741-4326/ab7867

Pablant的研究是与来自7个国家和国际机构的36位合作者合作完成的。这些中心包括美国的马里兰大学和奥本大学、德国的马克斯·普朗克等离子体物理研究所和Jü西班牙国家聚变实验室;以及比利时的等离子体物理实验室,代表来自欧洲聚变实验室联盟(EUROfusion)的实验室。

对这项工作的支持来自美国能源部科学办公室和欧洲原子研究与培训项目。

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