聚变能概念说明

用模拟代码检测核聚变的不稳定性

图片来源:Kittiphat Abhiratvorakul | Dreamstime.com

韩国国家聚变研究所的一个团队开发了一种核聚变模拟代码,以防止环向阿尔文特征模(TAE)的不稳定性。

模拟代码能够计算和预测TAE不稳定性的变化,以增加快速离子约束,确保聚变反应的成功。

TAE失稳发生在快离子与周围扰动磁场相互作用的过程中。结果,快速离子脱离等离子体核心,阻碍了离子俘获。

在等离子体粒子中,快离子的动能比普通离子高得多,提高了核聚变所需的等离子体温度和性能。因此,稳定快速的离子俘获对于维持核聚变反应至关重要。

韩国聚变能源研究所(KFE)的团队能够通过使用和改进该代码陀螺动力学等离子体模拟程序(gKPSP)核聚变模拟代码,以前用于等离子体输运分析。该团队在代码中添加了一个功能,使其能够进行电磁分析,使代码能够分析TAE的不稳定性。

该研究所解释说:“新开发的代码将用于分析由于核聚变反应和各种类型的加热而产生的快速离子的捕获,”并补充说,“通过最佳的快速离子捕获,预计等离子体性能将得到改善。”

新代码将用于分析由不同方法产生的快离子的约束性能,包括各种加热装置和聚变反应。

核聚变将两个原子核结合在一起,产生一个整体质量略小的更大的原子核,释放额外的能量。这种反应使太阳和恒星在引力的控制下保持发光。然而,虽然核裂变很容易开始,很难停止,但迄今为止,不可能维持究竟这是由于多重挑战,其中之一是TAE的不稳定性。

在2020年,政府宣布了它的目标是让英国成为第一个将核聚变技术商业化的国家该公司计划在2040年之前建立一个新的原型聚变能源工厂——STEP(用于能源生产的球形托卡马克),为电网做出贡献。为了支持这一目标,英国政府提议通过一项法案来管理这类能源“有利创新”的方法,不同于成熟的民用核技术。

据报道,中国也希望如此到2040年让实验性的核聚变反应堆运行起来

目前,KFE正在运行被称为“韩国人造太阳”的KSTAR(韩国超导托卡马克先进研究),该研究于2021年创造了在离子温度超过1亿度的情况下持续30秒的世界最长等离子体运行记录。

KFE团队的研究结果发表在等离子体物理

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