 Золотой стандарт для анализа поведения термоядерной плазмы, возможно, стал еще лучше. Марио Подеста, физик департамента Принстонском лаборатории физики плазмы (PPPL), обновил всемирную компьютерную программу, известную как TRANSP для более лучше имитации взаимодействий между энергетическими частицами и нестабильностями - нарушениями в плазме, которые могут остановить реакции синтеза. Обновления программы, согласно журналу Nuclear Fusion, может привести к улучшению способности прогнозирования последствий некоторых видов неустойчивости в будущих объектов, таких как ИТЭР, международного эксперимента, строящегося во Франции, чтобы продемонстрировать возможности использования энергии термоядерного синтеза.
Подеста и соавторы увидели необходимость улучшения методов моделирования, когда они заметили, что в то время как TRANSP может точно моделировать весь плазменный разряд, код был не в состоянии достойно представлять взаимодействие между энергичными частицами и нестабильностью. Причина в том, что TRANSP, разработанная и регулярно обновляемая PPPL, обрабатывали все быстро движущихся частицы в плазме одним и тем же способом. Эти неустойчивости, однако, могут повлиять на различные части плазмы в различных способах, посредством так называемых «резонансных процессов».
Сначала авторы выяснили, как сжать информации от других кодов, которые моделируют точное взаимодействие - хотя в течение коротких периодов времени - так, чтобы TRANSP могла включать эту информацию в свои симуляторы. Подеста затем занялся совместной работой с разработчиком TRANSP Мариной Гореленковой в PPPL для обновления модуля TRANSP под названием NUBEAM, чтобы дать ему возможность разобраться с сокращенными данными. «После завершения проверки, обновленный модуль обеспечит лучший и более точный способ вычисления перемещения энергичных частиц», сказал Подеста. «Имея более точное описание взаимодействий частиц с нестабильностью, можно улучшить точность программы симуляции».
Быстро движущиеся частицы, образующиеся в результате нейтрального инжекции пучка в плазме токамаков, вызывают нестабильности, которые моделируются обновленным кодом. Эти частицы начинают свою жизнь с нейтральным зарядом, но превращаются в отрицательно заряженных электроны и положительно заряженных ионы - или атомные ядра - внутри плазмы. Эта схема используется для нагрева плазмы и привода части электрического тока, который завершает магнитное поле удержания плазмы.
Улучшенный инструмент моделирования может иметь приложения для ИТЭР, который будет использовать гибридные конечные продукты так называемых альфа-частицы, чтобы выдерживать высокую температуру плазмы. Но, как и нейтральных частицы пучка в настоящих токамаках, альфа-частицы могут вызвать нестабильности, которые ухудшают выход термоядерных реакций. «В настоящее время в научно-исследовательских приборах генерируется очень мало альфа-частиц, если таковые вообще имеются», сказал Подеста. «Таким образом, мы должны изучать и понимать последствия энергетических ионов из нейтральных инжекторов пучков, как показатель для того, что произойдет в будущих термоядерных реакторах».
|
