Wetenschappers ontdekken een acroniem dat helpt bij het ontwerpen van twisted fusion-faciliteiten

Wetenschappers hebben een wiskundige kortere weg gevonden die kan helpen bij het benutten van fusie-energie, een potentiële bron van schone elektriciteit die overstromingen, hittegolven en andere groeiende effecten van klimaatverandering zou kunnen verminderen. Met deze methode kunnen onderzoekers gemakkelijker voorspellen hoe goed het stellaire apparaat – een eigenaardig apparaat dat is ontworpen om de fusie-energie te reproduceren die de zon en sterren aandrijft – in staat zal zijn om de warmte vast te houden die nodig is voor fusiereacties.

Deze techniek meet hoe goed het magnetische veld van de ster zich kan hechten aan de sneller bewegende atoomkernen in het plasma, wat de totale hitte verhoogt en fusiereacties bevordert. Maar hoe kunnen wetenschappers een vorm vinden die zoveel mogelijk warmte vasthoudt?

Zoek magnetische kooien die warmte vasthouden

zei Alexandra Levines, afgestudeerde student plasmafysica aan het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) van het Amerikaanse Department of Energy (DOE). “In plaats daarvan moeten we een acroniem gebruiken”, zegt Levines, hoofdauteur van de paper die de bevindingen in het tijdschrift rapporteert. Kernfusie.

“Dit onderzoek toont aan dat we de beste vorm van het magnetische veld kunnen vinden om warmte vast te houden door iets eenvoudiger te berekenen – hoe snel deeltjes wegdrijven van de gebogen magnetische veldoppervlakken in het midden van het plasma, ” zei Levines. “Dit gedrag wordt beschreven door een getal dat bekend staat als gamma C, dat we hebben gedetecteerd als een constante die consistent is met de opsluiting van het plasma.”

In feite bevordert het acroniem toekomstig sterrenonderzoek, zei Levinis, “omdat hoe sneller de deeltjes in het midden van het plasma blijven, hoe heter de brandstof en hoe efficiënter het stellaire apparaat.”

Geschiedenis en toekomst van fusie

Fusie maakt enorme hoeveelheden energie vrij door de elementen van licht te combineren in de vorm van plasma – de hete, geladen toestand van materie die bestaat uit vrije elektronen en atoomkernen die 99% van het zichtbare universum uitmaken. Wetenschappers over de hele wereld proberen fusiereacties te benutten om een ​​bijna onuitputtelijke voorraad veilige, schone energie te creëren om elektriciteit op te wekken.

PPPL heeft meer dan een halve eeuw ervaring met het ontwikkelen van theoretische wetenschappelijke kennis en geavanceerde engineering om integratie mogelijk te maken ter ondersteuning van de Verenigde Staten en de wereld. Tegelijkertijd heeft het lab het wetenschappelijke basisbegrip van het plasma-universum al lang verbeterd van laboratorium naar astrofysische schaal.

Stellarators, ontwikkeld door PPPL-oprichter Lyman Spitzer in de jaren 1950, werken zonder het risico van verstoringen veroorzaakt door donutvormige fusieapparaten die tokamaks face worden genoemd. Maar asters zijn niet lang in staat geweest om warmte zo vast te houden als tokamak, die vergelijkbare magnetische velden hebben.

“Maar met behulp van technieken zoals die LeViness heeft bestudeerd, hebben we magnetische configuraties van sterren kunnen vinden die warmte bevatten, evenals de tokamak-bus”, zegt Elizabeth Ball, assistent-professor toegepaste natuurkunde aan Columbia University. “Het is moeilijker voor de sterren, maar LeViness heeft laten zien dat het mogelijk is”, zegt Paul, een voormalig presidential fellow aan Princeton University.