Cuando el plasma comienza a comportarse mal dentro del sistema de fusión, debe enfriarse rápidamente para evitar el daño al dispositivo. Los investigadores del Sistema de Fusión de la Commonwealth creen que la mejor apuesta es una inyección masiva de gas: básicamente, una explosión bien conocida de gas de enfriamiento dentro de su sistema de fusión, conocida como SPARC. Pero, ¿cuántas válvulas de gas toman un plasma para controlar rápidamente un plasma que está más caliente que el sol? El equipo tiene que mantener un equilibrio perfecto: con muy pocas válvulas, algunas partes de la chispa pueden estar calientes. Con mucha gente, se desperdiciará un espacio valioso dentro del recipiente.
Los investigadores, investigadores, recurrieron a un código de computadora llamado M3D-C1, llamado Científicos del Laboratorio de Física de Plasma Princeton (PPPL) de los Estados Unidos (DOE). Este código se utilizó para un modelo de diferentes configuraciones de válvulas, y los resultados muestran que el bote de fusión brinda máxima protección, con tres válvulas de gas, tres desde la parte superior y tres hacia abajo, con máxima protección.
La investigación realizada por un equipo de PPPL, el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), General Atmix y el sistema de fusión de la Commonwealth se han incluido en una disertación. Fusión atómica. El proyecto fue parcialmente financiado por el programa Innovation Network for Fusion Energy (Info), que está diseñado para acelerar la cooperación entre laboratorios nacionales, universidades y compañías privadas de fusión. Al mover las estrategias de reducción de la barrera, el equipo de investigación está ayudando a acercar el poder de la fusión a un paso de la realidad.
“También muestra que M3DC1 puede hacer un modelo de cierre más rápido a través de una inyección masiva de gas utilizando chorros de gas ajustados y más realistas que las imágenes anteriores”, dijo el científico de investigación de personal de PPPL y el principal autor de la investigación Andreas Cleaner. “Nuestra investigación también tuvo un impacto directo en el diseño de Spark”, dijo, y agregó que los planes de investigación para Spark ahora incluyen seis válvulas de gas con sede en la sección grande.
Una vez completado, SPARC usará poderosos campos magnéticos para mantener el plasma en cualquier forma que parezca una rosquilla. Aunque Spark será un sistema de fusión experimental, se espera que algún día, dispositivos similares mejoren significativamente para generar electricidad para la red eléctrica. Una parte importante de este trastorno es crear un sistema para dañar las paredes internas del recipiente de fusión a los chorros de partículas ultra -hot. Este problema se ha extendido al sistema de fusión, como Spark, que utiliza sectores magnéticos fuertes para prevenir el plasma.
“Se necesita una reducción masiva de la inyección de gas para garantizar que podamos reiniciar la chispa después de la interrupción”, dijo Ryan Swini, el científico Ryan Swini, un sistema de fusión y científico conjunto.
Los platos de fusión también deben manejar la inestabilidad para garantizar una larga vida.
“Actualmente no tenemos materiales que puedan contrarrestar la electricidad en todas las áreas que puedan recolectarse durante dicho programa”, dijo Klinner. Es por eso que es importante obtener detalles para el sistema de inyección de gas a gran escala, cuyo objetivo es enfriar el plasma rápidamente. “Si estos eventos no tienen gestión, el calor que se extrae hacia la primera pared puede derretirlo”.
Imitó el obstáculo más completo para hoy
Las imágenes consideraron la formación de un equilibrio con seis, cuatro y dos válvulas de gas, que se distanció igualmente alrededor del recipiente de fusión, con la mitad de las válvulas hacia abajo y la mitad. Las imágenes también consideraron un inyector con un inyector y cinco válvulas. Cada imitación es extremadamente tiempo, se necesitan fines de semana en correr, aunque el equipo usó computadoras muy potentes y equitativas.
“Estos son los obstáculos más completos que se hicieron en ese momento”, dijo Net Ferro, subdirector de la teoría y co -autor del estudio en PPPL.
El M3D-C1 ha sido la base de la investigación de la fusión, y Ferro jugó un papel central en su desarrollo. Ferro, quien hizo el código inicial como estudiante graduado, junto con el principal físico de investigación de PPPL, Stephen Jordan, ha pasado años para mejorar sus habilidades. “Nuestra capacidad para modelar la interacción entre el gas de inyección y la inestabilidad del plasma ha aumentado significativamente, lo que hace posible este estudio”, dijo.
En particular, la versión del M3D-C1 utilizada incluye una representación más realista de características como las válvulas de gas. También ofrece un nuevo enfoque para crear una malla no afiliada, lo que permite una mejor resolución donde marca la mayor diferencia. M3D-C1 divide la tokamk de malla en pedazos. Pero los chorros de gas son pequeños, de aproximadamente un centímetro de ancho, en comparación con la distancia de aproximadamente 10 metros alrededor de tokamic, por lo que hará cientos de piezas resolviendo con precisión estos chorros si están igualmente a distancia. Pero con la malla no contradictoria, los científicos pueden igualmente piezas de plasma. Para los modelos SPARC, se rompieron más piezas cerca de las válvulas de gas como esperaban los científicos donde ocurrirían los cambios más importantes. Los investigadores dicen el punto de vista para una imitación más realista.
“Podríamos haberlo modelado antes, pero no con la precisión de este nivel”, dijo Cleaner.
El estudio destacó la importancia de las asociaciones privadas públicas en el avance de la tecnología de fusión. El PPPL trabajó junto con el Sistema de Fusión de la Commonwealth, General Atmix y MIT para proporcionar la necesidad del diseño de Spark para proporcionar la imitación necesaria de alto perfil. Como resultado, el sistema de fusión de la Commonwealth ayudará con los diseños de plantas de energía ARC que se construirán en el condado de Chesterfield de Virginia.
“Es muy complicado ejecutar un código como M3D-C1”, dijo Swini. Esta es una muy buena habilidad. “” PPLL tiene una habilidad única para desarrollar y ejecutar este tipo de código, por lo que es sorprendente poder interactuar con el laboratorio “.
Ferro dijo que trabajar con socios privados también beneficia a PPPL, ya que trabajar en nuevas máquinas brinda a los científicos de laboratorio la oportunidad de aplicar sus conocimientos a un nuevo sistema y aprender nuevas técnicas. “Este proyecto es un buen ejemplo de esto que cuando se trata de fusión, no es público que la investigación privada. Estamos trabajando juntos. Ambos tenemos un papel en alcanzar la fusión”.
Junto con Cleaner, Ferro y Swanie, los coautores de este estudio incluyen Brandon Lewis de General Atmix y Matthew Rennie del Sistema de Fusión de la Commonwealth. Este trabajo fue ayudado por el Programa Infos y el DOE bajo el No. De-AC02-09CH11466 y DE-AC02-05CH11231.
