La generación de energía de fusión utiliza la reacción de fusión que ocurre dentro de un plasma de alta temperatura. Para lograr la generación de energía de fusión, confinamos el plasma en el campo magnético con una configuración de rosquilla. Junto con el aumento de la temperatura y la densidaden la región central del plasma, también es necesario controlar el plasma en la región del borde que lo rodea. En la región del borde del plasma confinado aparece la gota de plasma. Debido a que esta gota de plasma se mueve en la dirección de la pared del vaso de confinamiento,Por lo tanto, existe la preocupación de que el plasma entrará en contacto con la pared y la temperatura del plasma disminuirá. Para controlar este tipo de gota de plasma, comprender y predecir con precisión el movimiento de la gota es uno de los temas importantes en el futuro logro de la fusión.energía. Para investigar en detalle los movimientos complicados de una gota de plasma, son necesarias simulaciones computacionales. Hay varios métodos paraformando simulaciones de la recolección de partículas iones y electrones que llevan electricidad.El método más preciso es el que calcula el movimiento de cada partícula que compone el plasma y calcula el campo eléctrico así producido.Para comprender con precisión el comportamiento de una gota de plasma, se requiere una simulación del micro nivel nivel de partículas.Sin embargo, fue extremadamente difícil realizar tal simulación porque se requiere una inmensa cantidad de cálculo.
Resultados de la investigación
El Dr. Hiroki Hasegawa y el Dr. Seiji Ishiguro, del Instituto Nacional de Ciencias de la Fusión, usando la supercomputadora NIFS Plasma Simulator lograron por primera vez en el mundo realizar una simulación a nivel micro de una gota de plasma en la "región del borde""del plasma. El simulador de plasma tiene la mayor capacidad del mundo como supercomputadora dedicada al uso de la ciencia del plasma y la fusión. Aquí, además de desarrollar un nuevo programa de cálculo utilizando la capacidad del simulador de plasma, también pudieron calcular elmovimientos de mil millones de partículas. Al calcular plasmas del mismo tamaño, el número de cálculos excedía los 10,000 en comparación con el método utilizado hasta ahora para calcular las partículas de la gota como si fueran una unidad.
Según esta simulación, se hicieron posibles análisis finamente detallados que incorporaron la influencia mutuamente proporcionada por el movimiento de partículas y el campo eléctrico, que no había sido posible en los métodos utilizados hasta la fecha. Además, al mismo tiempo que perseguimos elmovimientos de una masa de plasma en forma de cuerda desde el nivel de partículas, pudimos aclarar la estructura interna a nivel micro de los movimientos de partículas dentro del plasma y la distribución de temperatura. Al comprender este tipo de estructura interna, fue posible investigar la influenciade esa estructura interna sobre el movimiento de una gota de plasma. Además, aclaramos la condición en la que una gota de plasma transporta impurezas.
Estos resultados de investigación, junto con una comprensión mucho más avanzada del comportamiento de una gota de plasma, han mejorado enormemente la precisión de la predicción. Estos resultados de investigación se informaron en la 26ª Conferencia de Energía de Fusión de la Asociación Internacional de Energía Atómica OIEA celebrada en Kyoto, Japón, en octubre17-22, 2016. Los resultados también han sido altamente evaluados, y luego se presentaron como una conferencia invitada en la trigésima tercera reunión anual de la Sociedad Japonesa de Investigación de Plasma y Fusión Nuclear en Sendai, Japón, celebrada del 29 de noviembre a diciembre2, 2016, donde los resultados de la investigación también atrajeron mucha atención.
vocabulario
1. Simulación desde el micro nivel
A través de una simulación basada en un modelo de fluido en el que entendemos un plasma en su conjunto, podemos conocer el comportamiento general de un plasma a través de un pequeño número de cálculos. Sin embargo, no podemos replicar el fenómeno causado por el movimiento del plasmaPartículas: a partir de los movimientos de todas las partículas individuales que comprenden un plasma y del método para calcular el campo eléctrico producido por esas partículas simulación desde el nivel micro podemos rastrear el comportamiento general del plasma. Esto se compara con lo siguiente.Construimos una simulación en la que seguimos todas las transacciones monetarias de cada ciudadano en un país de mil millones de personas. Luego podemos captar el flujo de dinero en todo el país. Sin embargo, se requiere una inmensa cantidad de cálculos.
2. Impurezas
En la región del borde, por diversas razones se generan impurezas que no sean hidrógeno, como carbono, oxígeno, hierro y otros, y cuando las impurezas ingresan al plasma central, surge el problema de la caída de la temperatura del plasma.Estas impurezas y la predicción precisa de sus comportamientos también es uno de los problemas importantes para lograr la energía de fusión.
3. Distribución de velocidad
Las partículas, que están compuestas de gases como el aire, y los plasmas tienen diferentes velocidades a medida que vuelan. La representación de la velocidad de las partículas en el eje horizontal y el número de partículas a esa velocidad en el eje vertical muestra la distribución de la velocidad.El ancho de la distribución de velocidad representa la temperatura. Esto indica que cuanto más ancho es el ancho, más alta es la temperatura.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Institutos Nacionales de Ciencias Naturales . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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