A nukleáris fúziós reaktorok egyik legnagyobb kihívása a plazma szélén kialakuló turbulencia pontos előrejelzése. Ez a régió kritikus, mivel itt dől el, hogyan marad stabil a fúziós folyamat, és hogyan lehet megvédeni a reaktor alkatrészeit a hatalmas hőterheléstől – írta meg az Interesting Engineering.
A kutatók egy eddig kevésbé vizsgált struktúra, az úgynevezett „ürességek” szerepét azonosították ebben a folyamatban. A tokamak típusú fúziós reaktorokban a plazmát erős mágneses tér korlátozza, amelynek viselkedését bonyolult számítógépes modellekkel próbálják megjósolni.
Eddig azonban a szimulációk nem tudták teljesen lefedni a plazma szélén tapasztalt turbulencia mértékét, ezt a jelenséget „hiányosság problémájának” nevezik. Ez bizonytalanságot okoz a reaktorok biztonságos és hatékony tervezésében.
A nukleáris fúziós reaktorok egyik legnagyobb kihívása a plazma szélén kialakuló turbulencia pontos előrejelzése. (Fotó: Unsplash)
Korábban a kutatók főleg a plazmahatáron kifelé mozgó, sűrűbb „blobokra” fókuszáltak, mivel azok közvetlenül érintkeznek a reaktorfalakkal. A mostani tanulmány azonban az úgynevezett „ürességek” (a plazmából befelé mozgó, ritkább szerkezetek) szerepét vizsgálta, amelyek korábban kevésbé voltak ismertek.
„A szél-mag kapcsolódás dinamikája kritikus fontosságú a mágnesesen korlátozott fúziós plazmák optimalizálásában” – hangsúlyozzák a kutatók.
Az új elméleti modell azt mutatja, hogy az ürességek mozgása energiát és impulzust közvetít a plazmában, ezzel extra turbulenciát generálva.
Az általuk kidolgozott modell szerint az ürességek a plazma hőmérséklet- és sűrűséggradiensén áthaladva plazma drift hullámokat hoznak létre, amelyek erősítik a turbulenciát.
Ez a mechanizmus magyarázhatja a korábbi mérések és modellek közti eltéréseket.
Ha a modell helytállónak bizonyul, segíthet pontosabb előrejelzéseket adni a plazma viselkedéséről, ami hozzájárulhat a hatékonyabb és biztonságosabb fúziós reaktorok tervezéséhez.
Kiemelt kép: Pexels
Devenyi Dalma
