اكتشف العلماء اختصارًا يساعد في تصميم مرافق الانصهار الملتوية

اكتشف العلماء طريقة رياضية مختصرة يمكن أن تساعد في تسخير طاقة الاندماج ، وهي مصدر محتمل للكهرباء النظيفة يمكن أن تخفف من الفيضانات وموجات الحرارة وغيرها من الآثار المتصاعدة لتغير المناخ. تسمح هذه الطريقة للباحثين بالتنبؤ بسهولة بأن النجم – جهاز ملتوي مصمم لتضخيم طاقة الاندماج التي تشغل الشمس والنجوم – يمكن أن يحتفظ بالحرارة الضرورية لتفاعلات الاندماج.

تقيس هذه التقنية مدى قدرة المجال المغناطيسي للنجم على التمسك بالنواة سريعة الحركة في البلازما ، مما يزيد من التسخين الكلي ويغذي تفاعلات الاندماج. لكن كيف يمكن للعلماء إيجاد شكل يحمل أكبر قدر ممكن من الحرارة؟

إيجاد أقفاص مغناطيسية مقاومة للحرارة

قالت ألكسندرا ليفينز ، طالبة الدراسات العليا في فيزياء البلازما في معهد برينستون للبلازما التابع لوزارة الطاقة الأمريكية: “لا يمكننا محاكاة حركات جميع الجسيمات الفردية في جميع المجالات المغناطيسية – وهذا يتطلب قوة حوسبة لا نهائية تقريبًا”. مختبر الفيزياء (PPPL). قال ليفينز ، المؤلف الرئيسي للصحيفة التي نشرت النتائج في المجلة: “بدلاً من ذلك ، كان علينا استخدام اختصار”. الاندماج النووي.

قال ليفينز: “يُظهر هذا البحث أنه يمكننا اكتشاف أفضل شكل للمجال المغناطيسي للتحكم في التسخين عن طريق حساب شيء بسيط – مدى سرعة تحرك الجسيمات من أسطح المجال المغناطيسي المنحنية في مركز البلازما”. “هذا السلوك موصوف برقم يسمى جاما سي ، والذي وجدنا أنه مشابه لحبس البلازما.”

ونتيجة لذلك ، يعمل التقاطع على تحسين البحث النجمي المستقبلي ، كما قال ليفينز ، “لأنه كلما زادت سرعة الجسيمات في مركز البلازما ، زادت سخونة الوقود وزادت كفاءة الجهاز النجمي.”

تاريخ ومستقبل الاندماج

يطلق الاندماج كميات هائلة من الطاقة عن طريق دمج عناصر ضوئية في شكل بلازما – الحالة الساخنة المشحونة للمادة المكونة من الإلكترونات الحرة والأنوية التي تشكل 99٪ من الكون المرئي. يحاول العلماء في جميع أنحاء العالم استخدام تفاعلات الاندماج لتوليد الكهرباء لإنشاء إمدادات لا تنضب تقريبًا من الكهرباء الآمنة والنظيفة.

تتمتع BBBL بأكثر من نصف قرن من الخبرة في تطوير المعرفة العلمية النظرية والهندسة المتقدمة لتتحد لتقوية أمريكا والعالم. في الوقت نفسه ، طور المختبر الفهم العلمي الأساسي لكون البلازما منذ فترة طويلة من القياسات المخبرية إلى القياسات الفيزيائية الفلكية.

Stellarators ، التي طورها مؤسس PPBL ليمان سبيتزر في الخمسينيات من القرن الماضي ، تعمل دون التعرض لخطر الاضطرابات الضارة التي تواجهها أجهزة الاندماج على شكل كعكة الدونات المعروفة باسم توكاماك. لكن النجوم لا تستطيع تحمل الحرارة و togamas ذات الحقول المغناطيسية المماثلة لفترة طويلة.

قالت إليزابيث بول ، الأستاذة المساعدة للفيزياء التطبيقية في جامعة كولومبيا: “لكن باستخدام تقنيات مشابهة لتلك التي درسها ليفينز ، تمكنا من إيجاد تكوينات مغناطيسية للنجوم ذات الحرارة والأشكال”. قال بول ، زميل سابق في رئاسة جامعة برينستون: “كان الأمر صعبًا للغاية بالنسبة إلى النجوم ، لكن ليفينز ساعد في إظهار أن ذلك ممكن”.