Ученые пришли к новому пониманию проблемы термоядерного синтеза

Термоядерный синтез объединяет легкие элементы в виде плазмы - горячего, заряженного состояния вещества, состоящего из свободных электронов и атомных ядер

Задача создания термоядерной энергии на Земле заключается в улавливании ионизированного газа, известного как плазма, который питает термоядерные реакции в сильном магнитном поле, и удержании плазмы как можно более горячей и плотной как можно дольше.

Теперь ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы получили новое представление о распространенном типе сбоя, известном как пилообразная нестабильность, которая охлаждает горячую плазму в центре и мешает реакциям синтеза. Это открытие могло бы помочь приблизить термоядерную энергию к реальности.

«Обычные модели объясняют большинство случаев сбоев, но существует ряд наблюдений, которые мы никогда не смогли объяснить», – сказал физик PPPL Кристофер Смит, ведущий автор статьи, в которой сообщается о результатах в Nuclear Fusion.

«Объяснение этих необычных явлений могло бы заполнить пробел в понимании пилообразного феномена, который существует уже почти 40 лет».

Термоядерный синтез объединяет легкие элементы в виде плазмы – горячего, заряженного состояния вещества, состоящего из свободных электронов и атомных ядер – и в процессе этого генерирует огромное количество энергии.

Ученые стремятся воспроизвести термоядерный синтез в устройствах на Земле для получения практически неисчерпаемого запаса безопасной и чистой энергии для производства электричества.

Исследователи десятилетиями знали, что температура в ядре термоядерной плазмы часто поднимается медленно, а затем может внезапно упасть – это нежелательное явление, поскольку низкая температура снижает эффективность.

Преобладающая теория заключается в том, что сбой происходит, когда величина, называемая фактором безопасности, который измеряет стабильность плазмы, падает до измерения, близкого к 1. Коэффициент запаса прочности связан с тем, насколько сильно закручивается магнитное поле в термоядерных установках токамака.

Однако некоторые наблюдения показывают, что температурный сбой происходит, когда коэффициент запаса прочности падает примерно до 0,7. Это довольно удивительно и не может быть объяснено общепринятыми теориями.

Новое понимание, исходящее не из физики плазмы, а из абстрактной математики, показывает, что когда коэффициент запаса прочности принимает определенные значения, одно из которых близко к 0,7, магнитное поле в плазменном ядре может измениться в другую конфигурацию, называемую переменно-гиперболической.

“В этой топологии плазма теряется в ядре”, – говорит Кристофер Смит. – Плазма выбрасывается из центра в противоположных направлениях. Это приводит к новому способу частичного растрескивания магнитного каркаса, внезапного падения температуры в сердечнике и повторения процесса, когда магнитное поле и температура медленно восстанавливаются.”

Новые идеи предполагают новое захватывающее направление исследований, направленное на сохранение большего количества тепла в плазме и более эффективное производство термоядерных реакций.

“Если мы не можем объяснить эти наблюдения, то мы не полностью понимаем, что происходит в этих машинах”, – говорят исследователи. “Противодействие пилообразной нестабильности может привести к образованию более горячей, более стабильной плазмы и приблизить нас к термоядерному синтезу.”

Новая модель показывает, что один из случаев, когда магнитная конфигурация в токамаке может измениться происходит тогда, когда коэффициент безопасности падает точно до двух третей, или до 0,666.

“Это очень близко к значению 0,7, которое было замечено в экспериментах, особенно если учесть экспериментальную неопределенность”, – говорят ученые.

Они надеется проверить новую модель, проведя эксперименты на токамаке. “Математика показала нам, что нужно искать, так что теперь мы сможем это увидеть.”

---

Christopher Berg Smiet et al, Bifurcations of the magnetic axis and the alternating-hyperbolic sawtooth, Nuclear Fusion (2020).DOI: 10.1088/1741-4326/ab9a0dИсточник

Wpolo писал(а):

btno писал(а): Вселенная- это одна большая матрица колеблющаяся в определенном частотном диапазоне мимо. Человечество на данный момент может оооочень приблизительно рассуждать о свойствах 2-3% части вселенной. Остальные 95% составляют её невидимую, и не понимаемую людьми часть, которую пока называют "тёмной" материей, энергией. Люди ещё не знают как работает гравитация и что такое время! А вы сразу за всю Одессу, Вселенную...

Известно, что любая частица обладает корпускулярно волновым дуализмом.
Если ещё что-то не понимают, то это до поры до времени, т.к. понимание вообще не зависит от сложности задачи.

только не любая частица а любая материя...

1 частица не эквивалентна 1 волне, это поток частиц можно рассматривать как волну (и наоборот).

btno писал(а):

Если ещё что-то не понимают, то это до поры до времени, т.к. понимание вообще не зависит от сложности задачи.

Преувеличиваете вы так называемые "научные" изыскания человеков. Выше головы не прыгнешь. Посмотреть на наш мир, из-за границ(если они есть?) вселенной в ближайшей перспективе не получится. Эталонной относительности достигнуть скорее всего человечеству физически не возможно. Так..., копошимся в своих фантазиях.

Двигатель, работающий на воде, уже давно изобретен. Это паровоз.

lesss писал(а):

Ну, и чего? Как вы собрались с того шарика снимать ту энергию? Т

элементарно... с помощью МГД-генератора

Азохен вэй ! Распил крепчает ! Ещё 1 ступень преодолена ! За это надо выпить ...

tuxman писал(а):

Распил крепчает ! Ещё 1 ступень преодолена ! За это надо выпить ...

Всё вам не даёт покоя, что кто-то без вас пилит

valdo666 писал(а):

Не знаю про какие гранты ты говоришь, на данный момент во Франции строится ITER-реактор (начиная с 2013г.), и АФАИК с финансированием там всё ок. И хотим мы того или нет, но за этим будущее.

Это уже 60 лет говорят, что мол за этим будущее, но все стоит на месте с тех пор.
А значит попильные технологии рулят. Так как вот если предприятие не дает дохода 60 лет, а только тратит. Это значит что присутствует коррупционная схема, и в реальном мире такое предприятие закрывается через 2-3 года, если оно не дает прибыль.

Kir2328 писал(а):

Это значит что присутствует коррупционная схема, и в реальном мире такое предприятие закрывается через 2-3 года, если оно не дает прибыль.

Какое в задницу предприятие? Принстонская лаборатория физики плазмы - это институт, проводящий исследования на уровне фундаментальной физики, а не пивной ларёк. Я так понимаю, это к этому разделу физики относится. Вы вообще понимаете своим "умом", что вы сравниваете? Похоже слабо.

В США для регистрации вимпов строится гигантская лаборатория.
Вимп - гипотетическая частица тёмной материи.
Есть эти частицы или нет - неизвестно.

США очень обеспокоены российской разработкой боевых лазеров.
Всё, что может угрожать США - это вредно
Как вам такая концепция?
В принципе же это нормально.
У нас тоже считают, что всё, что может угрожать России - вредно

DartSandy писал(а):

Чем выше ты взбираешься на гору, тем тяжелей дается каждый вздох.

Тут важней цена каждого вздоха. )) Под это дело пущены нормальные деньги

Добавлено спустя 1 минуту 26 секунд:

ser477 писал(а):

В США для регистрации вимпов строится гигантская лаборатория. Вимп - гипотетическая частица тёмной материи. Есть эти частицы или нет - неизвестно. США очень обеспокоены российской разработкой боевых лазеров. Всё, что может угрожать США - это вредно Как вам такая концепция? В принципе же это нормально. У нас тоже считают, что всё, что может угрожать России - вредно

Конкуренция - движитель НТП!

blek2014 писал(а):

lesss писал(а): Ну, и чего? Как вы собрались с того шарика снимать ту энергию? Т элементарно... с помощью МГД-генератора

Ещё элементарней — с помощью турбины. В реакции дейтерий-тритий энергию уносят нейтроны. Как их превратить в тепло, давно известно атомщикам. Тепловые машины нами уже давно и хорошо освоены, так что это основной вариант на сегодня.

В других реакциях — другие каналы передачи энергии. Например, электромагнитное излучение. Есть даже плазменные ловушки, которые могут отбирать горячую плазму. Но это пока на бумаге.

Добавлено спустя 16 минут 45 секунд:

lesss писал(а):

Термоядерная тема превратилась в тему траты денег - в никуда.

Тут несколько причин:

1) Тема сложная. Например, нужно было придумать лазеры нужной мощности и вменяемого размера, в 60-х их просто не было, только на это ушло лет 30. То есть, чтобы придумать и создать одно устройство, нужно придумать и создать другое устройство, и так по цепочке.

2) Распад СССР. Советские учёные были лидерами в этой теме, наша научная школа была «заточена» под это. С распадом страны всё это было потеряно. Потому что в сложных темах главную роль играют не личности, а коллективы. Сегодняшняя Россия не делает и половины всех исследований, проводившихся в СССР по данной теме.

3) К власти пришли торгаши. Поскольку главное при капитализме — прибыль, то всё, что не даёт выгоду прямо завтра, финансируется плохо и медленно. Если бы деньги, которые выбрасываются в мире на производство всё новых и новых смартфонов, похожих как близнецы, направить на термояд...

4) Человечество напоминает базар из 90-х, где у каждого свой прилавок, свой интерес. Если навалиться всем миром — всё давно бы работало. Хорошо, что ИТЭР не забросили, хотя США и пытались «спрыгнуть» с темы.

Добавлено спустя 2 минуты 51 секунду:

смолинеро писал(а):

Конкуренция - движитель НТП!

Этот принцип работает только при производстве пылесосов. Задачи глобального масштаба нужно решать сообща.

RocketGT писал(а):

Null_Daemon Цитата: И "144 тысячи мужчин-девственников" таки осуществят реакцию 🌈А чё, ДевАчки уже не пАдходят? 👩

В наше время проще найти такое количество подходящих мужчин.

Добавлено спустя 2 минуты 35 секунд:

btno писал(а):

Возникает сразу вопрос: существуем ли мы в реальном мире или всё виртуализация одной большой машины.

Этот вопрос имеет очень малое практическое значение. Живем на своей индивидуальной киноленте и проблемы решаем присущие именно нашему фильму. Или уже кто то познакомился с кинщиком? Афишу в студию.

Добавлено спустя 14 минут 55 секунд:

смолинеро писал(а):

Тут важней цена каждого вздоха. )) Под это дело пущены нормальные деньги

Человек лез в горы и пересекал океаны даже ценой жизней. Уж деньги точно его не остановят.

Max_Alekseyev писал(а):

Принстонская лаборатория физики плазмы - это институт, проводящий исследования на уровне фундаментальной физики, а не пивной ларёк.

Пивной ларек, дает доход, принстонская лаборатория физики плазмы , дохода не дает, а только пилит бабло.
Прикрываясь будущими достижениями, уже 60 лет пилится бабло по этой тематике.
Это любой физик знает, но на публику такое конечно не скажет, хотя кое кто говорит об этом.
Например эту мысль ясно озвучивает, Игорь Николаевич Острецов. Доктор технических наук, профессор, специалист по ядерной физике и атомной энергетике.

Kir2328 писал(а):

Пивной ларек, дает доход, принстонская лаборатория физики плазмы , дохода не дает, а только пилит бабло.

Пивной ларек всегда будет давать только пиво и никогда не сможет дать чего то нового. Но кто то поднимет на этом денег, и что?