Ilmuwan DIII-D Mengidentifikasi Puncak Baru dalam Fusion Power

Ilmuwan DIII-D Mengidentifikasi Puncak Baru dalam Fusion Power


Ilmuwan DIII-D Mengidentifikasi Puncak Baru dalam Fusion Power

Efek transportasi meningkatkan kepadatan dalam inti plasma

  • Kredit: Gambar Courtesy General Atomics

    Puncak kepadatan meningkat dengan menurunnya collisionality (kotak biru), dengan peningkatan terbesar terkait dengan perubahan transpor elektron (segitiga kuning), bukan pada pengisian bahan bakar inti (lingkaran merah).


Ilmu

Dalam reaktor fusi, fusi terjadi ketika deuterium dan tritium dalam plasma bertabrakan dan berfusi. Tabrakan ini lebih mungkin terjadi ketika elektron dari deuterium dan tritium lebih pekat. Plasma dengan kepadatan tinggi berarti lebih banyak tabrakan. Para ilmuwan di Fasilitas Fusi Nasional DIII-D telah menemukan bahwa dalam plasma kurungan tinggi, kepadatan di tengah plasma meningkat secara alami. Mereka memperkirakan peningkatan ini adalah hasil dari dua mekanisme yang mungkin. Entah itu bisa terjadi karena menyuntikkan elektron ke dalam plasma secara sengaja saat inti diberi bahan bakar. Atau bisa juga karena turbulensi pada plasma saat bergerak melalui tokamak DIII-D. Namun, percobaan sebelumnya tidak dapat memisahkan kemungkinan penyebab ini. Dalam percobaan baru di DIII-D, para peneliti dapat mengukur deposisi partikel dan transportasi turbulen secara terpisah. Penelitian menunjukkan bahwa peningkatan tersebut adalah hasil dari elektron yang diangkut oleh turbulensi ke atas bukit dengan kepadatan plasma dari tepi ke inti plasma.

Benturan

Menggandakan kepadatan plasma menyebabkan fusi empat kali lebih banyak. Para ilmuwan di DIII-D telah menemukan bahwa hipotesis efek “puncak” kepadatan ini penting dan secara signifikan telah memajukan pemahaman proses ini. Penemuan baru ini memecahkan tantangan yang diciptakan oleh bagaimana reaktor fusi bekerja: mereka tidak dapat mengisi bahan bakar di inti tempat sebagian besar reaksi fusi terjadi. Penelitian baru mengungkapkan jalur untuk meningkatkan kepadatan plasma inti tanpa pengisian bahan bakar inti secara langsung. Pendekatan ini dapat menghasilkan kinerja fusi yang lebih baik, meningkatkan keluaran daya dari proyek fusi internasional ITER. Hasilnya memajukan ilmu energi fusi dan membawa kita lebih dekat ke daya fusi yang layak.

Ringkasan

Para ilmuwan melakukan eksperimen di DIII-D, fasilitas pengguna Kantor Ilmu Energi Departemen Energi, untuk mengidentifikasi efek puncak kepadatan ini. Untuk melakukannya, mereka harus menghilangkan efek dari partikel yang disimpan di inti plasma dengan sistem pemanas berkas partikel DIII-D. Mereka melakukan ini dengan mengamati perilaku plasma secara hati-hati dengan denyut nadi gas dan melihat bagaimana ia bergerak melalui plasma.

Pekerjaan ini merupakan konfirmasi penting dari ekspektasi teoretis dari puncak tersebut, dan memberikan dasar untuk menyempurnakan model dan mengembangkan proyeksi untuk reaktor fusi di masa depan. Teknik ini juga digunakan untuk memisahkan efek puncak kepadatan “mencubit” yang menarik dari difusi turbulen alami partikel yang menjauh dari inti. Difusi muncul karena kepadatan yang memuncak di inti mendorong gerakan keluar partikel tambahan (seperti halnya gas yang dikompresi akan pindah ke area yang kurang padat di wadah).

DIII-D dilengkapi dengan banyak sistem pengukuran jarak jauh untuk mengukur turbulensi itu sendiri. Ini memberikan validasi yang kuat dari simulasi turbulensi yang canggih dan dasar untuk model transportasi turbulen prediktif yang menyeimbangkan pinch dengan disipasi, sehingga menentukan profil kepadatan. Hasil yang menggembirakan ini menunjukkan bahwa bahkan tanpa pengisian bahan bakar teras, profil kerapatan puncak dimungkinkan, yang seharusnya berdampak positif pada keluaran daya fusi reaktor.

Pendanaan

Materi ini didasarkan pada pekerjaan yang didukung oleh Departemen Energi Kantor Ilmu, Kantor Ilmu Energi Fusion, menggunakan Fasilitas Fusi Nasional DIII-D, fasilitas pengguna Kantor Ilmu Pengetahuan DOE. Pekerjaan ini telah dilakukan dalam kerangka Konsorsium EUROfusion dan telah menerima dana dari program penelitian dan pelatihan Euratom.

Diposting Oleh : https://singaporeprize.co/

About the author