Ilmuwan DIII-D untuk Bekerja dengan PPPL untuk Menemukan Jalan Menuju Energi Fusion yang Berkelanjutan

Ilmuwan DIII-D untuk Bekerja dengan PPPL untuk Menemukan Jalan Menuju Energi Fusion yang Berkelanjutan


Newswise – Para peneliti dari DIII-D National Fusion Facility sedang bersiap untuk mendukung rekan-rekan mereka di National Spherical Tokamak Experiment-Upgrade (NSTX-U) di Laboratorium Fisika Plasma Princeton (PPPL) Departemen Energi AS (DOE) dalam upaya untuk mengembangkan energi fusi yang berkelanjutan. Di bawah program pendanaan DOE yang baru-baru ini diumumkan, dua tim di DIII-D akan melakukan penelitian tentang fisika dan instrumentasi untuk NSTX-U sebagai staf fasilitas yang bekerja untuk memulai kembali operasi akhir tahun depan.

“Salah satu kekuatan besar bidang energi fusi adalah sifat kolaboratifnya, dan program ini adalah contoh yang bagus,” kata Direktur DIII-D Richard Buttery. “Aktivitas gabungan DIII-D / NSTX selama dua dekade terakhir sangat produktif dan kami berharap dapat melanjutkan kolaborasi kami di NSTX-U.”

DIII-D, yang dioperasikan oleh General Atomics sebagai fasilitas pengguna nasional untuk Kantor Sains DOE, adalah fasilitas penelitian fusi magnetik terbesar di negara ini. Ini menampung para peneliti dari lebih dari 100 institusi di seluruh dunia, termasuk 40 universitas. Inti dari fasilitas ini adalah tokamak yang menggunakan elektromagnet kuat untuk menghasilkan penahanan magnetik berbentuk donat, atau toroidal, untuk membatasi plasma fusi. Dalam DIII-D, suhu plasma 10 kali lebih panas dari Matahari biasanya dicapai. Pada suhu yang sangat tinggi, isotop hidrogen dapat berfusi bersama dan melepaskan energi. (Lihat penjelasan Fusion Energy 101 di bawah untuk detail lebih lanjut tentang cara kerja fusi.)

NSTX-U juga merupakan tokamak, tetapi bentuknya lebih bulat, terlihat seperti apel inti dengan lubang tengah yang jauh lebih kecil daripada donat DIII-D. Tokamak NSTX-U, setelah menyelesaikan peningkatan dan perbaikan, diharapkan dapat kembali beroperasi paling cepat akhir 2021. Penelitian yang akan menjadi fokus para ilmuwan DIII-D akan menentukan apakah bentuk bulat tokamak, ditambah dengan pemanas dan arus listriknya. sistem penggerak, dapat menghasilkan manfaat yang dapat membantu dengan desain reaktor fusi generasi berikutnya.

Peneliti DIII-D Kathreen Thome memimpin salah satu tim yang akan mengeksplorasi cara-cara untuk mempertahankan periode operasi yang lebih lama dengan menggunakan teknik pemanasan dan penggerak arus pada perangkat bola. Tim Thome akan menggunakan keahlian pemodelan dan simulasi komputernya yang luas untuk memprediksi pendekatan terbaik untuk memanfaatkan kemampuan NSTX-U, kemudian bekerja untuk mengoptimalkan skenario tersebut setelah fasilitas mulai beroperasi.

“Sangat menyenangkan mendapatkan kesempatan untuk menerapkan penelitian Anda ke tokamak lain dengan konfigurasi berbeda,” kata Thome. “Menjelajahi kedua konfigurasi tokamak membawa kita lebih dekat untuk memahami fisika yang mendasarinya, membawa kita lebih dekat ke tujuan energi fusi praktis kita.”

Di tokamaks, plasma harus membawa arus untuk menghasilkan struktur magnet yang menahan panas. Namun, plasma dapat menghasilkan sendiri arus ini dalam proses yang dikenal sebagai “efek bootstrap”. Ini dapat sangat mengurangi kebutuhan arus yang digerakkan secara eksternal di pembangkit listrik fusi di masa depan, dan dengan demikian memotong biaya atau meningkatkan keluaran listrik. Teknik-teknik ini telah dievaluasi secara eksperimental pada DIII-D, berhasil memvalidasi simulasi berbasis teori yang canggih. Tim Thome akan menerapkan pengetahuan yang diperoleh dari skenario DIII-D hingga NSTX-U untuk memahami bagaimana plasma dengan arus bootstrap tinggi dapat bermanfaat bagi reaktor masa depan.

Tim DIII-D lainnya akan mengerjakan sensor yang akan mengeksplorasi bagaimana ion “cepat” yang energik di NSTX-U mentransfer daya ke plasma saat mereka berputar di sekitar perangkat. Pemahaman ini akan menjadi kunci untuk menjaga ion-ion cepat tersebut terkandung dalam medan magnet tokamak, sehingga memungkinkan kinerja tinggi yang berkelanjutan. Tim akan membangun sensor untuk mengukur bagaimana ion cepat berinteraksi dengan gelombang magnet dalam plasma, yang dapat mengurangi kinerja dengan menendang ion cepat keluar dari penahanan magnet.

Peneliti GA Luke Stagner akan mengerjakan proyek fast-ion dengan Bill Heidbrink, penasihat tesis doktoralnya dari University of California, Irvine.

“Ini adalah waktu yang menyenangkan untuk bergabung dengan komunitas energi fusi AS,” kata Stagner. “Jika semua berjalan sesuai rencana, kami akan memiliki kedua tokamaks utama kami secara online dan bekerja menuju tujuan yang sama untuk menciptakan pendekatan yang stabil dan berkelanjutan untuk energi fusi.”

Tentang General Atomics: Sejak awal era atom, inovasi General Atomics telah memajukan teknologi canggih di seluruh spektrum sains dan teknologi – dari energi nuklir dan pertahanan hingga kedokteran dan komputasi kinerja tinggi. Di belakang tim ilmuwan, insinyur, dan profesional global yang berbakat, pengalaman dan kemampuan unik GA terus memberikan solusi yang aman, berkelanjutan, ekonomis, dan inovatif untuk memenuhi permintaan global yang terus meningkat.

Tentang Fasilitas Fusion Nasional DIII-D: DIII-D adalah fasilitas penelitian fusi magnet terbesar di AS dan telah menjadi tempat berbagai kontribusi perintis bagi pengembangan ilmu energi fusi. DIII-D melanjutkan upaya menuju energi fusi praktis dengan penelitian kritis yang dilakukan bekerja sama dengan lebih dari 600 ilmuwan yang mewakili lebih dari 100 institusi di seluruh dunia. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi www.ga.com/diii-d

Tentang PPPL: PPPL, di Kampus Forrestal Universitas Princeton di Plainsboro, NJ, mengabdikan diri untuk menciptakan pengetahuan baru tentang fisika plasma – gas ultra-panas dan bermuatan – dan untuk mengembangkan solusi praktis untuk penciptaan energi fusi. Laboratorium ini dikelola oleh Universitas untuk Kantor Ilmu Pengetahuan Departemen Energi AS, yang merupakan pendukung terbesar penelitian dasar dalam ilmu fisika di Amerika Serikat dan bekerja untuk mengatasi beberapa tantangan paling mendesak di zaman kita. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi energy.gov/science


Diposting Oleh : https://singaporeprize.co/

About the author