Membangun bintang di toples yang lebih kecil

Membangun bintang di toples yang lebih kecil


Newswise – Para peneliti di Laboratorium Fisika Plasma Princeton (PPPL) Departemen Energi AS (DOE) telah memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang metode yang menjanjikan untuk meningkatkan pengurungan plasma fusi super tinggi menggunakan medan magnet. Pengurungan plasma yang ditingkatkan dapat memungkinkan reaktor fusi yang disebut tokamak bola dibangun lebih kecil dan lebih murah, menggerakkan dunia lebih dekat untuk mereproduksi energi fusi yang menggerakkan matahari dan bintang di Bumi.

Pengurungan yang ditingkatkan dimungkinkan oleh apa yang disebut mode-H penyangga yang ditingkatkan (EP), berbagai kondisi plasma berkinerja tinggi, atau mode-H, yang telah diamati selama beberapa dekade di tokamak di seluruh dunia. Ketika plasma fusi memasuki mode-H, dibutuhkan lebih sedikit pemanasan untuk mencapai suhu super tinggi yang diperlukan untuk reaksi fusi.

Pemahaman baru mengungkapkan beberapa mekanisme yang mendasari mode EP-H, suatu kondisi yang ditemukan para peneliti lebih dari satu dekade lalu. Ilmuwan yang dipimpin oleh fisikawan di PPPL sekarang telah menemukan bahwa EP mode-H meningkatkan mode-H di tokamaks bola dengan menurunkan kepadatan tepi plasma.

Kerapatan yang berkurang terjadi dalam mode EP-H ketika ketidakstabilan kecil di tepi plasma mengeluarkan partikel berenergi rendah yang relatif dingin. Dengan lebih sedikit partikel dingin yang ditabrak, partikel yang lebih panas dalam plasma cenderung tidak bocor.

“Karena partikel energi yang lebih tinggi tetap berada di plasma dalam jumlah yang lebih besar, mereka meningkatkan tekanan dalam plasma, memberi makan ketidakstabilan yang membuang partikel yang lebih dingin dan selanjutnya menurunkan kepadatan tepi,” kata fisikawan PPPL, Devon Battaglia, penulis utama makalah yang melaporkan hasilnya masuk Fisika plasma. “Pada akhirnya, interaksi yang kebetulan ini memungkinkan plasma untuk tetap lebih panas dengan pemanasan yang sama dan sedikit perubahan pada kepadatan plasma rata-rata.”

Fisikawan ingin memahami kondisi di mana mode EP-H terjadi sehingga mereka dapat menciptakannya kembali di pembangkit listrik fusi masa depan. “Jika kita dapat menjalankan plasma dengan karakteristik ini dalam mode kondisi mapan, itu akan memberikan rute tambahan untuk mengoptimalkan ukuran dan perolehan daya reaktor fusi di masa depan,” kata fisikawan PPPL Walter Guttenfelder, salah satu peneliti yang berkontribusi pada temuan.

Reaktor fusi menggabungkan unsur-unsur ringan dalam bentuk plasma – materi panas dan bermuatan yang terdiri dari elektron bebas dan inti atom – untuk menghasilkan energi dalam jumlah besar. Ilmuwan menggunakan reaktor fusi untuk mengembangkan proses yang menggerakkan matahari dan bintang untuk mendapatkan pasokan listrik yang hampir tidak pernah habis untuk menghasilkan listrik.

Fisikawan Rajesh Maingi dan David Gates menemukan EP mode-H pada 2009 saat menggunakan Eksperimen Torus Bola Nasional (NSTX) PPPL, pendahulu Peningkatan Eksperimen Torus Bola Nasional (NSTX-U). “Penemuan mereka sangat menarik karena plasma yang terkurung diatur ulang dan melakukan pekerjaan yang lebih baik dalam menahan panasnya tanpa perubahan besar dalam jumlah plasma,” kata Battaglia.

“Ini seperti menambahkan sekat yang lebih baik ke rumah Anda,” katanya. “Semakin plasma menahan panasnya, semakin kecil perangkat yang dapat dibuat, karena Anda tidak memerlukan lapisan plasma tambahan untuk mengisolasi inti panas.” Selain itu, ia menambahkan, “dengan mengambil lompatan dalam pemahaman kami tentang bagaimana EP-mode muncul, kami dapat lebih percaya diri untuk dapat memprediksi apakah itu pergi terjadi. Langkah selanjutnya adalah menggunakan kemampuan baru NSTX-U untuk menunjukkan bahwa kami dapat memanfaatkan proses ini dalam desain reaktor fusi kami. ”

Kolaborator termasuk peneliti dari PPPL dan University of Wisconsin-Madison. Penelitian ini didukung oleh DOE’s Office of Science.

NSTX-U adalah fasilitas pengguna DOE Office of Science.

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 sedang bekerja untuk mengatasi beberapa tantangan paling mendesak di zaman kita. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi https://energy.gov/science


Diposting Oleh : http://54.248.59.145/

About the author