연구자들은 알벤 파동을 사용하여 토카막 핵융합 장치의 폭주 전자를 감쇠시켰으며, 이는 프랑스의 ITER를 포함한 미래 핵융합 에너지 프로젝트에 중요한 의미를 제공합니다.

프린스턴 플라즈마 물리학 연구소의 Zhang Liu가 이끄는 과학자들(PPPL)은 토카막 핵융합 장치의 난류로 인한 폭주 전자의 손상을 완화하기 위한 유망한 접근 방식을 공개했습니다. 이 접근 방식의 핵심은 독특한 장르를 활용하는 것이었습니다. 혈장 1970년 노벨상을 받은 천체물리학자 한스 알벤의 이름을 딴 파도입니다.

알벤 파동은 토카막 반응기에서 고에너지 입자의 구속을 느슨하게 하여 일부가 빠져나가도록 하고 도넛 모양 장치의 효율성을 감소시키는 것으로 오랫동안 알려져 왔습니다. 그러나 Zhang Liu와 General Atomics, Columbia University 및 PPPL 연구원들의 새로운 발견은 폭주 전자의 경우 유용한 결과를 보여주었습니다.

훌륭한 순환 프로세스

과학자들은 그러한 느슨해짐이 토카막의 구성 요소를 손상시키는 눈사태로 변하기 전에 고에너지 전자를 산란시키거나 산란시킬 수 있다는 것을 발견했습니다. 이 과정은 현저하게 순환적인 것으로 결정됩니다. 탈출자는 눈사태 형성을 방지하는 Alfvén 파를 발생시키는 불안정성을 만듭니다.

“이러한 발견은 비활성화 실험에서 Alfvén 파동의 직접적인 관찰에 대한 포괄적인 설명을 제공합니다”라고 PPPL의 연구원이자 연구 결과를 자세히 설명하는 논문의 주요 저자인 Liu가 말했습니다. 실제 검토 편지. “결과는 이러한 패턴과 폭주 전자 생성 사이의 명확한 연관성을 보여줍니다.”

창 리우. 크레딧: Elle Starkman

연구자들은 이러한 상호작용의 관찰된 회로에 대한 이론을 추론했습니다. 결과는 General Atomics가 Office of Science에서 운영하는 에너지부 토카막인 국가 핵융합 시설 DIII-D에서 수행된 실험의 탈출자들과 잘 들어맞습니다. 이론 테스트는 Oak Ridge National Laboratory에 위치한 Summit 슈퍼컴퓨터에서도 긍정적인 것으로 입증되었습니다.

PPPL의 이론 책임자인 펠릭스 파라 디아즈(Felix Parra Diaz)는 “장 리우(Zhang Liu)의 연구는 탈출하는 전자 풀의 크기가 탈출하는 전자 자체에 의해 유발되는 불안정성에 의해 제어될 수 있음을 보여줍니다.”라고 말했습니다. “그의 연구는 본질적인 불안정성을 통해 자연적으로 폭주 전자 손상을 완화하는 토카막 설계로 이어질 수 있기 때문에 매우 흥미롭습니다.”

열 담금질

난류는 핵융합 반응에 필요한 100만 도의 온도가 급격히 떨어지면서 시작됩니다. “열 담금질”이라고 불리는 이러한 물방울은 지진으로 인해 발생하는 산사태와 유사한 산사태 눈사태를 발생시킵니다. “난기류를 제어하는 ​​것은 토카막 성공을 위한 주요 과제입니다.”라고 Liu는 말했습니다.

핵융합 반응은 자유 전자와 이온이라고 불리는 원자핵으로 구성된 뜨겁고 충전된 물질 상태인 플라즈마 형태의 가벼운 요소를 결합하여 태양과 별에 동력을 공급하는 막대한 에너지를 방출합니다. 따라서 난류 및 폭주 전자의 위험을 완화하면 프로세스를 재현하도록 설계된 토카막 시설에 고유한 이점을 제공할 수 있습니다.

따라서 난류 및 폭주 전자의 위험을 완화하면 프로세스를 재현하도록 설계된 토카막 시설에 고유한 이점을 제공할 수 있습니다.

핵융합에너지는 재생에너지원을 보완하는 지속가능한 에너지원의 중추적 자원이 될 수 있다. 세계 최대의 핵융합 실험인 ITER가 현재 프랑스에서 건설되고 있습니다. 크레딧: ITER

새로운 접근 방식은 핵융합 에너지의 실제 적용을 보여주기 위해 프랑스에서 건설 중인 국제 토카막인 ITER 프로젝트의 진행에 영향을 미칠 수 있으며 핵융합 발전소 개발의 주요 단계를 나타낼 수 있습니다.

Liu는 “우리의 발견은 폭주 전자를 완화하기 위한 새로운 전략을 수립할 수 있는 길을 열었습니다.”라고 말했습니다. 이제 계획 단계에서는 세 연구 센터가 놀라운 결과를 더욱 발전시키는 것을 목표로 하는 실험적인 캠페인이 진행되고 있습니다.