Стеллараторы, извилистых машин, что реакции синтеза дома, рассчитывайте на сложные магнитные катушки, которые являются сложными для проектирования и строительства. Теперь, физик в Министерстве энергетики Лаборатория (ДОУ) Принстоне физики плазмы США (в данном законе О госзакупках) разработал математический метод, чтобы помочь упростить конструкцию катушки, делая стеллараторы потенциально более рентабельный объект для производства термоядерной энергии.
«Наш главный результат в том, что мы придумали новый способ выявления нелегальных магнитные поля, создаваемые катушками стелларатор», — сказал физик Caoxiang Чжу, ведущий автор статьи о результатах в области ядерного синтеза. «Эта техника может позволить вам знать заранее, какие катушки формы и места размещения могут повредить магнитный плазмы в одиночной, обещая сокращение сроков строительства и снижение затрат».
Фьюжн, сила, которая движет солнце и звезды, это слияние легких элементов в виде плазмы, горячий, зарядовое состояние материи, состоящий из свободных электронов и атомных ядер — что генерирует огромное количество энергии. Извилистые, хворост-образный стеллараторы являются альтернативой пончика токамаки, которые наиболее широко используются учеными, пытающихся повторить термоядерный синтез на Земле практически неисчерпаемый источник энергии для выработки электроэнергии.
Ключевое преимущество стеллараторов их производства высокостабильных плазмы, которые менее подвержены разрушающему сбоев, что токамаки могут понести. Но сложность катушки стелларатор является фактором, сдерживающим развитие таких объектов.
Обмотки стелларатора должны быть сконструированы и расположены вокруг вакуумной камеры очень точно, поскольку отклонения от лучший механизм катушки создают неровности и колебаниями в магнитном поле, которые ухудшают магнитным удержанием плазмы и позволяют избежать. Эти проблемные магнитного поля может произойти из-за смещения магнитных катушек, поэтому инженеры предусматривают строгие допуски для этих компонентов.
«Большая проблема строительство стеллараторов выяснить, как сделать их просто и экономически», — сказал главный ученый Майкл Zarnstorff данном законе О госзакупках. «Научно-исследовательский Чжу важно, потому что он пытается выглядеть более аккуратно и количественно в какой-то из драйверов стоимости. Его результаты свидетельствуют о том, что мы можем упростить строительство стеллараторов и тем самым сделать их легче и дешевле строить, не настаивая на жестких допусков на вещи, которые не имеют значения».
В прошлом, ученые использовали компьютерное моделирование, чтобы определить, какие катушки размещений будет лучше, проверяя реакцию плазмы на всех возможных магнитных конфигураций до стелларатор был построен. Но ведь есть много способов для катушки варьировать, «такой подход требует больших вычислительных ресурсов и человеко-часов», — сказал Чжу. «В данной статье предложен новый математический метод, позволяющий оперативно выявлять опасные отклонения катушки, которые могут появиться во время изготовления и сборки.»
Метод опирается на Гессиан матрицы, математический инструмент, который позволяет исследователям определить, какие изменения магнитной катушки может сделать плазменный изменить его свойства. «Идея состоит в том, чтобы выяснить, какие пертурбации вы действительно должны контролировать или избегать, а какие можно игнорировать», — сказал Чжу.
Команда недавно подтвердил точность нового метода, используя его для анализа места размещения катушки на конфигурации в Колумбии ненейтральный Тора, небольшой фьюжн, эксплуатируемый Колумбийском университете. Они сравнили результаты с данными, полученными последних исследований, опирающихся на традиционные методы, и обнаружили, что они согласились. Сейчас команда сотрудничает с исследователями в Китае, чтобы использовать метод для оптимизации размещения катушки на китайском первого квази-осесимметричного магнитного поля (CFQS), в настоящее время в стадии строительства.
Новая методика может помочь ученым разработать более эффективные стеллараторы, сказал Чжу. Это могло бы сделать возможными способами, чтобы определить оптимальный механизм катушки, что никто не рассмотрел раньше.
Включенными в исследовательской группе были ученые из китайского Юго-Западного университета Цзяотун и Национального института Японии для синтеза наук. Исследование осуществлено при поддержке Министерства энергетики Управления науки и Макс Принстонского Центра планка плазменной физики.
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!