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Tipp Der Redaktion - 2019

Hundert Millionen Grad flüssiger Schlüssel zur Fusion

Anonim

Wissenschaftler, die Fusionsenergieexperimente entwickelt haben, haben ein Rätsel gelöst, warum ihre Heizstrahler in Millionen Grad versagen, und stattdessen die Fusionsexperimente destabilisieren, bevor Energie erzeugt wird.

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Die Lösung verwendete eine neue Theorie, die auf dem Flüssigkeitsstrom basiert, und wird Wissenschaftlern dabei helfen, Gase mit Temperaturen von mehr als hundert Millionen Grad zu erzeugen und sie nutzen, um saubere, endlose, kohlenstofffreie Energie mit Kernfusion zu erzeugen.

"Es gab einen seltsamen Wellenmodus, der die Heizstrahlen aus dem Experiment abprallte", sagte Zhisong Qu von der Australian National University (ANU), Hauptautor der in Physical Review Letters veröffentlichten Forschungsarbeit.

"Diese neue Art, die brennende Plasmaphysik zu betrachten, erlaubte uns, dieses bisher undurchdringliche Problem zu verstehen", sagte Qu., Ein theoretischer Physiker an der ANU Research School of Physics and Engineering.

Die Kernfusion von Wasserstoff in Helium ist der Prozess, der Sterne antreibt. Es verspricht eine große Energiequelle auf der Erde, basierend auf Treibstoff, der aus Wasser gewonnen wird, und erzeugt keine langfristigen Abfälle, die bei der Uran-basierten Kernspaltung entstehen.

Der Durchbruch liegt in der magnetischen Einschlussfusion, in der Wasserstoff erhitzt wird, bis es ein Plasma ist, das zehnmal heißer als das Zentrum der Sonne ist und durch starke Magnetfelder an Ort und Stelle gehalten wird, bis Fusionsreaktionen auftreten.

Das heiße Plasma ist jedoch extrem turbulent und kann sich auf überraschende Weise verhalten, was die Wissenschaftler verwirrt, manchmal instabil wird und sich auflöst, bevor irgendwelche Fusionsreaktionen stattfinden können.

Herr Qu entwickelte eine einfachere Theorie für das Plasmaverhalten basierend auf dem Flüssigkeitsstrom und konnte einen instabilen Wellenmodus erklären, der im größten Fusionsexperiment der USA, DIII-D, beobachtet worden war.

Mitarbeiter Dr. Michael Fitzgerald vom Culham Center für Fusionsenergie in Großbritannien sagte, die neue Methode sei viel sinnvoller als frühere Brute-Force-Theorien, die Plasma als einzelne Atome behandelt hätten.

"Als wir das Plasma als Flüssigkeit betrachteten, erhielten wir die gleiche Antwort, aber alles ergab einen perfekten Sinn", sagte Dr. Fitzgerald.

"Wir könnten unsere Intuition wieder benutzen, um zu erklären, was wir gesehen haben, was sehr stark ist."

Der Leiter der Forschungsgruppe, Associate Professor Matthew Hole von der ANU Research School für Physik und Technik, sagte, dass der Erfolg der Theorie mit dem DIII-D-Wellenrätsel nur der Anfang sei.

"Es wird die Tür öffnen, um viel mehr über Fusionsplasmen zu verstehen und zur Entwicklung einer langfristigen Energielösung für den Planeten beizutragen."

Associate Professor Hole sagte für ihn, die Suche nach Fusionsenergie ging über einen nachhaltigen Planeten hinaus.

"Ich bin ein bisschen wie ein Trekky im Herzen - die einzige Möglichkeit, zu einem anderen Sternensystem zu reisen, ist ein Fusionsreaktor", sagte er.

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Geschichte Quelle:

Materialien von der Australian National University zur Verfügung gestellt . Hinweis: Der Inhalt kann für Stil und Länge bearbeitet werden.


Zeitschriftenreferenz :

  1. Z. S. Qu., M. J. Hole, M. Fitzgerald. Energetische geodätische Akustikmodi, die mit Zwei-Strom-ähnlichen Instabilitäten in Tokamak-Plasmen assoziiert sind . Physische Überprüfungsbriefe, 2016; 116 (9) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.116.095004