Un equipo de investigación de científicos de fusión logró demostrar que los iones pueden calentarse mediante oscilaciones de plasma impulsadas por partículas de alta energía. Esto se ha confirmado al realizar una simulación a gran escala con un programa de simulación híbrida recientemente desarrollado que vincula los cálculos para plasmaoscilaciones, partículas e iones de alta energía. Esta investigación acelerará los estudios de autocalentamiento de plasma para obtener energía de fusión.
La reacción de fusión entre el ión deuterio y el ión tritio en un plasma de alta temperatura se utilizará en reactores de fusión en el futuro. Las partículas alfa de alta energía generadas por la reacción de fusión dan su energía al plasma, y este plasma seel calentamiento mantiene la condición de alta temperatura requerida para la reacción de fusión. Sin embargo, tenemos el problema de que el calentamiento de los iones de combustible es débil porque las partículas de alta energía dan la mayor parte de su energía a los electrones a través de colisiones con los electrones.En cuanto a la velocidad de calentamiento de iones, se propone que los iones pueden calentarse mediante las oscilaciones del plasma impulsadas por las partículas de alta energía. Sin embargo, este mecanismo de calentamiento de iones aún no se ha confirmado.
El equipo de investigación del Profesor Asistente Hao Wang y el Profesor Yasushi Todo de los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales NINS del Instituto Nacional de Ciencias de Fusión NIFS realizó una investigación sobre el calentamiento de iones por oscilaciones de plasma utilizando simulaciones por computadora.
El profesor Todo desarrolló previamente un programa de computadora que puede simular simultáneamente el estado del plasma en su conjunto, que se trata como fluido, y el movimiento de partículas de alta energía en un plasma. Este programa, porque vincula y calcula el fluidoy las partículas, se llama el programa de simulación híbrida. Nos permite estudiar la interacción entre las oscilaciones de plasma y las partículas de alta energía. El programa es altamente evaluado entre los científicos de fusión, y varios estudios de simulación que utilizan el programa ahora están en curso.
Sin embargo, para estudiar el calentamiento iónico por oscilaciones de plasma conducidas por partículas de alta energía, es necesario expandir el programa de simulación híbrida para simular movimientos iónicos influenciados por las oscilaciones de plasma. El equipo de investigación ha logrado desarrollar un nuevo híbridode simulación calculando iones en un plasma como partículas y uniendo los tres tipos de cálculos para las oscilaciones de plasma, las partículas de alta energía y los iones. Utilizando el nuevo programa de simulación híbrida, realizaron una simulación a gran escala enla súper computadora con respecto al plasma generado en el dispositivo helicoidal grande LHD. En el LHD, utilizamos las partículas de hidrógeno de alta energía que están dentro del plasma para estudiar las oscilaciones del plasma impulsadas por partículas de alta energía. La nueva simulación híbridamuestra claramente que los iones obtienen energía de las oscilaciones de plasma excitadas por las partículas de alta energía, lo que indica que la velocidad de calentamiento de iones en un plasma autocalentable puede aumentarse usando el plapequeñas oscilaciones.
Por lo tanto, el equipo de investigación ha probado el calentamiento de iones por oscilaciones de plasma por primera vez en el mundo. Sobre la base de los resultados de este estudio, se acelerará la investigación sobre plasma de autocalentamiento para obtener energía de fusión.
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Materiales proporcionados por Institutos Nacionales de Ciencias Naturales . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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