Plazma sintezini sınaqdan keçirmək üçün tikilmiş Yaponiyanın Böyük Sarmal Cihazı (LHD) stellaratorunun içərisində. Kredit: Justin Ruckman
Fusion plazmalarda turbulentliyi anlamaq üçün yeni anlayışlar.
Elektrik stansiyasında birləşməyə nail olmaq üçün maqnit sahəsində 100 milyon dərəcədən çox olan plazmanı sabit saxlamaq və onu uzun müddət saxlamaq lazımdır.
Milli Füzyon Elmləri İnstitutunun (NIFS), Milli Təbiət Elmləri İnstitutunun (NINS), Yaponiyanın köməkçi professoru Naoki Kenmoçi, professor Katsumi İda və dosent Tokihiko Tokuzawa tərəfindən müstəqil şəkildə və əməkdaşlıqla hazırlanmış ölçmə alətlərindən istifadə edən tədqiqat qrupu ABŞ-ın Viskonsin Universitetinin professoru Daniel J. den Hartoq dünyada ilk dəfə olaraq Böyük Sarmal Cihazda (LHD) plazmalardan istilik çıxdıqda turbulentliyin istilikdən daha sürətli hərəkət etdiyini kəşf etdi. Bu turbulentliyin bir xüsusiyyəti plazma temperaturunda dəyişiklikləri proqnozlaşdırmağa imkan verir və güman edilir ki, turbulentliyin müşahidəsi gələcəkdə plazma temperaturunun real vaxt rejimində idarə olunması metodunun işlənib hazırlanmasına gətirib çıxaracaq.
Maqnit sahəsi ilə məhdudlaşan yüksək temperaturlu plazmada müxtəlif ölçülü burulğanları olan bir axın olan “turbulentlik” əmələ gəlir. Bu turbulentlik plazmanın pozulmasına səbəb olur və qapalı plazmadan gələn istilik xaricə axır, nəticədə plazmanın temperaturu aşağı düşür. Bu problemi həll etmək üçün plazmadakı istilik və turbulentliyin xüsusiyyətlərini başa düşmək lazımdır. Bununla belə, plazmadakı turbulentlik o qədər mürəkkəbdir ki, biz hələ onun tam dərk edilməsinə nail olmamışıq. Xüsusilə, yaranan turbulentliyin plazmada necə hərəkət etdiyi yaxşı başa düşülmür, çünki bu, yüksək həssaslıqla və son dərəcə yüksək məkan-zaman ayırdetmə qabiliyyəti ilə dəqiqəlik turbulentliyin zaman təkamülünü ölçə bilən alətlər tələb edir.
Plazmada istiliyin mərkəzdən xaricə daşınmasına mane olan “maneə” yarana bilər. Baryer plazmada güclü təzyiq qradiyenti yaradır və turbulentlik yaradır. Professor köməkçisi Kenmochi və onun tədqiqat qrupu maqnit sahəsi strukturu yaratmaqla bu maneəni aşmaq üçün bir üsul işləyib hazırlayıblar. Bu üsul bizə maneələrin qırılması zamanı güclü şəkildə axan istilik və turbulentliyə diqqət yetirməyə və onların əlaqəsini ətraflı öyrənməyə imkan verir. Sonra müxtəlif dalğa uzunluqlu elektromaqnit dalğalarından istifadə edərək elektronların dəyişən temperaturunu və istilik axınını və millimetr ölçülü incə turbulentliyi dünyanın ən yüksək dəqiqliyi ilə ölçdük. Əvvəllər istilik və turbulentliyin təxminən eyni vaxtda saatda 5,000 kilometr (saatda 3,100 mil) sürətlə, təxminən bir təyyarənin sürəti ilə hərəkət etdiyi bilinirdi, lakin bu təcrübə dünyada ilk dəfə istilikdən qabaq hərəkət edən turbulentliyin kəşfinə səbəb oldu. sürəti saatda 40,000 kilometr (saatda 25,000 mil). Bu turbulentliyin sürəti raket sürətinə yaxındır.
Professor köməkçisi Naoki Kenmochi dedi: “Bu araşdırma, birləşmə plazmasındakı turbulentlik anlayışımızı kəskin şəkildə inkişaf etdirdi. Turbulentliyin yeni xüsusiyyəti, onun plazmadakı istilikdən daha sürətli hərəkət etməsi, proqnozlaşdırıcı turbulentliyi müşahidə etməklə plazma temperaturunun dəyişməsini proqnozlaşdıra biləcəyimizi göstərir. Gələcəkdə buna əsaslanaraq, real vaxt rejimində plazma temperaturuna nəzarət etmək üçün üsullar hazırlamağı gözləyirik”.
İstinad: N. Kenmochi, K. Ida, T. Tokuzawa, R. Yasuhara, H. Funaba, H. Uehara, DJ Den Hartog, I. Yamada, "Maqnitlə məhdudlaşmış plazmada uçqun hadisələri zamanı turbulent impulsların əvvəlki yayılması". M. Yoshinuma, Y. Takemura və H. Igami, 16 may 2022-ci il, Elmi Hesabatlar.
DOI: 10.1038 / s41598-022-10499-z
