.Major Fusion Milestone: Princeton Scientists Discover Game-Changer in Reactor Design

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주요 핵융합 이정표: 프린스턴 과학자들이 원자로 설계에서 게임 체인저를 발견하다

플라스마 탈출 메커니즘 시뮬레이션

주제:암사슴퓨전혈장프린스턴 플라스마 물리학 연구실 프린스턴 플라스마 물리학 연구실 2024년 6월 20일 플라스마 탈출 메커니즘 시뮬레이션 새로운 시뮬레이션의 이 정지 이미지는 받침대 영역의 플라즈마가 마지막이라고 생각되는 밀폐 표면을 통해 다이버터 플라즈마 영역으로 연결되는 방식을 보여줍니다. 길고 얇은 엽은 시간과 공간에서 변동합니다. 시뮬레이션 크레딧: Seung-Hoe Ku / Oak Ridge National Laboratory의 DOE Summit 컴퓨터에 있는 Princeton Plasma Physics Laboratory; 시각화 크레딧: Dave Pugmire와 Jong Youl Choi / Oak Ridge National Laboratory

상업용 핵융합로에서 나오는 배출열은 이전에 생각했던 것보다 덜 해로울 수도 있다. 새로운 연구에 따르면 토카막 원자로에서는 플라즈마 융합 열이 더 균등하게 퍼져서 중요 구성 요소가 손상될 위험이 줄어들고 원자로의 수명과 효율성이 향상되는 것으로 나타났습니다. 미국 에너지부(DOE) 산하 프린스턴 플라스마 물리연구소(PPPL) , 오크리지 국립연구소 , ITER 기구(ITER) 의 연구원들에 따르면 , 상업용 규모 반응기에서 플라스마를 융합하는 과정에서 생성되는 강렬한 배출열은 이전에 생각했던 것만큼 반응기 내부에 피해를 주지 않을 수도 있다.

"이 발견은 핵융합 중 플라즈마 가장자리에 있는 두 개의 매우 중요한 영역 사이를 열과 입자가 이동하는 방식에 대한 우리의 생각을 근본적으로 바꿔 놓습니다."라고 이 발견의 배후에 있는 연구팀을 이끈 PPPL 관리 수석 연구 물리학자 Choongseok Chang이 말했습니다. 이 주제에 대한 이전 출판물에 이어 그들의 작업을 자세히 설명하는 새로운 논문이 최근 Nuclear Fusion 저널에 게재되었습니다 .

핵융합을 이루려면 플라즈마를 보관하는 도넛 모양의 장치인 토카막 내부의 온도가 섭씨 1억 5천만도 이상으로 치솟아야 합니다 . 이는 태양 중심부보다 10배 더 뜨겁습니다. 그렇게 뜨거운 것을 보관하는 것은 어려운 일인데, 플라즈마가 자기장을 사용하여 내부 표면에서 크게 떨어져 있기 때문입니다. 이러한 자기장은 대부분의 플라즈마를 코어라고 알려진 중앙 영역에 가두어 도넛 모양의 고리를 형성합니다. 그러나 일부 입자와 열은 가두어진 플라즈마에서 빠져나와 플라즈마와 마주하는 물질에 부딪힙니다.

PPPL 연구원들의 새로운 연구 결과에 따르면 토카막 내부의 코어 플라즈마에서 빠져나온 입자는 예전에 생각했던 것보다 토카막의 더 넓은 영역과 충돌하여 손상 위험을 크게 줄입니다. 물리학과 현대 토카막의 실험 데이터를 기반으로 한 과거 연구에 따르면 배출 열은 다이버터 플레이트라고 알려진 토카막 벽의 일부를 따라 매우 좁은 대역에 집중될 것이라고 합니다. 연소 플라즈마에서 배출 열과 입자를 제거하는 데 전념하는 다이버터는 토카막의 성능에 필수적입니다.

다이버터가 있는 ITER 반응기가 강조됨

다이버터가 있는 ITER 반응기가 강조됨 실험용 ITER 토카막에는 토카막 챔버 바닥 주위에 링 모양으로 작동하는 다이버터가 있습니다. 위 이미지에서 다이버터는 노란색으로 강조 표시됩니다. 출처: ITER 기구

"이 모든 열이 이 좁은 부분에 닿으면, 다이버터 플레이트의 이 부분이 매우 빠르게 손상될 것입니다." PPPL 이론 부서에서 일하는 창은 말했다. "이것은 빈번한 다운타임을 의미할 수 있습니다. 기계의 이 부분만 교체하더라도 빠르게 교체할 수는 없습니다." 이 문제는 상업적 규모의 핵융합로에 필요한 만큼 강력하지 않은 기존 토카막의 작동을 멈추지 않았습니다. 그러나 지난 수십 년 동안 상업적 규모의 장치가 너무 밀도가 높고 뜨거운 플라즈마를 생성하여 다이버터 플레이트가 손상될 수 있다는 상당한 우려가 있었습니다.

제안된 한 가지 계획에는 플라즈마 가장자리에 불순물을 추가하여 방출되는 플라즈마의 에너지를 방사하여 다이버터 재료에 부딪히는 열의 강도를 줄이는 것이 포함되었지만, 창은 이 계획이 여전히 어렵다고 말했습니다. 탈출 경로 시뮬레이션 창은 입자가 어떻게 빠져나가는지, 그리고 프랑스에서 조립 중인 다국적 핵융합 시설인 ITER와 같은 장치에 입자가 어디에 떨어질지 연구하기로 했습니다.

이를 위해 그의 그룹은 X-Point Included Gyrokinetic Code(XGC)라는 컴퓨터 코드를 사용하여 플라즈마 시뮬레이션을 만들었습니다. 이 코드는 PPPL이 개발하고 유지 관리하는 여러 코드 중 하나로, 핵융합 플라즈마 연구에 사용됩니다. 시뮬레이션은 플라즈마 입자가 자기장 표면을 가로질러 이동하는 방식을 보여주었는데, 이는 다이버터 영역의 플라즈마를 포함하여 밀폐된 플라즈마와 밀폐되지 않은 플라즈마를 분리하는 경계가 되도록 의도된 것입니다. 외부 자석에 의해 생성된 이 자기장 표면을 마지막 밀폐 표면이라고 합니다.

수십 년 전, 창과 그의 동료들은 이온이라고 알려진 대전된 입자가 이 장벽을 가로질러 다이버터 판에 부딪히는 것을 발견했습니다. 그들은 나중에 이러한 탈출 이온이 열 부하가 다이버터 판의 매우 좁은 영역에 집중되도록 한다는 것을 발견했습니다. 몇 년 전, 창과 그의 동료들은 플라즈마 난류가 전자라고 불리는 음전하 입자가 마지막 밀폐 표면을 통과하여 ITER의 다이버터 플레이트에서 열 부하를 10배로 넓힐 수 있다는 것을 발견했습니다. 그러나 시뮬레이션은 여전히 마지막 밀폐 표면이 플라즈마 난류에 의해 방해받지 않는다고 가정했습니다.

"새로운 논문에서 우리는 최종 밀폐 표면이 외부 코일이나 갑작스러운 플라즈마 불안정성으로 인한 교란이 없을 때에도 핵융합 중 플라즈마 난류에 의해 강하게 교란된다는 것을 보여줍니다."라고 창은 말했습니다. "좋은 최종 밀폐 표면은 호모클리닉 탱글이라고 불리는 미친 난류 자기 표면 교란으로 인해 존재하지 않습니다." 사실, 창은 시뮬레이션에서 전자가 주 플라즈마의 가장자리를 다이버터 플라즈마에 연결한다는 것을 보여주었다고 말했습니다. 이러한 호모클리닉 탱글의 경로를 따르는 전자의 경로는 난류만을 기반으로 한 이전 폭 추정치보다 열 타격 구역을 30% 더 넓힙니다.

"이는 다이버터 플라즈마에 불순물을 주입하여 전자를 복사 냉각하는 것과 결합할 때 배출 열로 인해 다이버터 표면이 손상될 가능성이 더 적다는 것을 의미합니다. 이 연구는 또한 난류 호모클리닉 탱글이 구동력을 약화시키기 때문에 플라즈마 가장자리에서 갑작스러운 불안정성의 가능성을 줄일 수 있음을 보여줍니다." "토카막의 마지막 밀폐 표면은 신뢰해서는 안 됩니다."라고 창은 말했습니다.

"하지만 아이러니하게도 정상 상태 작동에서 다이버터 표면이 손상될 가능성을 낮추고 갑작스러운 가장자리 플라즈마 불안정성으로 인해 다이버터 표면으로 순간적으로 플라즈마 에너지가 폭발하는 것을 제거하여 핵융합 성능을 높일 수 있습니다. 이는 미래의 상업용 토카막 원자로에서 성능을 제한하는 두 가지 문제입니다."

참고문헌: CS Chang, S. Ku, R. Hager, J. Choi, D. Pugmire, S. Klasky, A. Loarte 및 RA Pitts의 "정지 작동 토카막 핵융합로의 통합 받침대 및 열 배출 문제 개선에 있어서 난류 분리막 엉킴의 역할", 2024년 4월 16일, Nuclear Fusion . DOI: 10.1088/1741-4326/ad3b1e 이 연구는 DOE의 핵융합 에너지 과학 및 고급 과학 컴퓨팅 연구로부터 SciDAC 파트너십 센터의 고충실도 경계 플라즈마 시뮬레이션에 대한 계약 DE-AC02-09CH11466에 따라 자금 지원을 받았습니다.

https://scitechdaily.com/major-fusion-milestone-princeton-scientists-discover-game-changer-in-reactor-design/

메모 2406210626

*한줄붓 잇기_는 일종에 동질사 탱글(homoclinic tangles)이라고 불리는 미친 난류 자기 표면 교란이다. 그런데 미치지 않고 지능적으로 오일러 경로 msbase를 가질수도 있다. 허허.

이로 인해 토카막이나 블랙홀의 수평선, 우주 경계 초끈 차원의 점의 갯수와 면(시공간 및 고차원의 자유도의 qvuxer.특이점.상전이점, 중첩점, 고차방정식의 답)의 갯수가 같아지는 suri.str에는 좋은 최종 감금 표면은 존재하지 않을 수 있다. 어허.
*_이산수학에서는 오일러 경로(Euler trail), 또는 경로가 닫힌 경우 특히 오일러 회로(Euler circuit)

미친 자기장, 동질사 탱클은 마치 접시 위에서 msbase의 물위에 떠있는 입자들의 난사 브라운 운동을 보는 격이고 옆에서 pi 측면에서 보면 지름이 모든 각도에 같은 거대한 원같은 면이 생긴다.

토카막의 핵융합로에는 외부 자석에 의해 생성된 이 자기장 표면을 마지막 구속 표면이 있다. 이는 동질사 탱글.msbase.oss, 에 의해 고온의 유출를 차단한다고 봐야한다. 내부의 위험성을 차단하는 역할을 msbase.2d 극도로 얇은 껍데기가 하는데, 실제로는 3d.qpeoms계층이 무지막지하게 두텁게 존재한다.

No photo description available.

Source 1. Edit
The new paper shows that the final confinement surface is strongly perturbed by plasma turbulence during fusion, even in the absence of disturbances from the tokamak's external coils or sudden plasma instabilities. This is due to crazy turbulent magnetic surface disturbances called homoclinic tangles, so there is no good final confinement surface.

In fact, simulations showed that electrons connect the edge of the main plasma to the transition plasma. Because the former's path follows the path of these homoclinal entanglements, the thermal shock area becomes 30% wider than previous width estimates based on turbulence alone. This means that the converter surface is much less likely to be damaged by exhaust heat when combined with radiative cooling of electrons by impurity injection into the converter plasma. This study also shows that turbulent isomorphic entanglements can weaken the driving force, reducing the likelihood of sudden instabilities occurring at the plasma edge.

The simulations showed how plasma particles move through a magnetic field surface, which is intended as a boundary separating the unconfined plasma from the unconfined plasma, including the plasma in the transition region. This magnetic field surface created by the external magnet is called the final confinement surface. Decades ago, researchers discovered that charged particles known as ions cross this barrier and hit the diversion plate. They later discovered that these escaped ions caused the heat load to concentrate in a very narrow area of the diverter plate.

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Memo 2406210626

*One line brush connection_is a type of crazy turbulent magnetic surface disturbance called homoclinic tangles. However, you can have an Euler path msbase intelligently without going crazy. haha.

Because of this, the number of points and surfaces (qvuxer, singularity, phase transition point, overlap point, and answer to higher-order equations in space-time and high-dimensional degrees of freedom) such as the horizon of a tokamak or a black hole, and the space boundary superstring are the same, which is good for suri.str. The final confinement surface may not exist. Uh huh.
*_In discrete mathematics, an Euler trail, or especially an Euler circuit when the path is closed.

The crazy magnetic field, the homogeneous tangle, is like watching the random Brownian motion of particles floating on the water of msbase on a plate, and when viewed from the pi side, a huge circle-like surface is created with the same diameter at all angles.

The final confinement surface of the tokamak's fusion reactor is this magnetic field surface generated by external magnets. This should be seen as blocking the outflow of high temperature by the homogeneous yarn tangle.msbase.oss. The msbase.2d extremely thin shell plays the role of blocking internal risks, but in reality, the 3d.qpeoms layer is extremely thick.

sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001

sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0

Sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca