Ghostly 'Lightning' Waves Opdaget Inde I En Kernereaktor

{h1}

Kære bølger, der hvisker gennem ionosfæren, er også blevet opdaget inde i plasma af atomfusionsreaktorer. De kunne medvirke til at stoppe elektriske elektroner.

Redaktørens note: Denne historie blev opdateret kl. 13.35. E. T.

Mystiske, spøgelsesagtige "whistler-bølger", der normalt skabes af lynnedslag, kunne beskytte atomfusionsreaktorer fra flydende elektroner, foreslår ny forskning.

Disse whistlerbølger findes naturligt højt over jorden i ionosfæren - et lag af jordens atmosfære omkring 50 til 600 miles over planetens overflade. Disse spøgelsesformede whistlerbølger dannes, når lynboltene genererer pulser af elektromagnetiske bølger, der bevæger sig mellem de nordlige og sydlige halvkugler. Disse bølger ændrer sig i frekvensen, når de krydser kloden, og når disse lyssignaler konverteres til lydsignaler, lyder de som fløjter.

Nu er disse whistlerbølger blevet opdaget i det varme plasma i en tokamak - den doughnutformede maskine hvor atomfusionsreaktioner finder sted - ifølge en nylig undersøgelse, der blev offentliggjort 11. april i tidsskriftet Physical Review Letters.

Fordi whistler kan sprede og forhindre højhastighedse elektroner, kunne de give en ny måde at forhindre løbende elektroner i at beskadige indersiden af ​​en tokamak.

Fusionskraft

I atomfusionsreaktioner, som styrker solen og stjernerne, smelter atomer sammen og fusionerer i større atomer, mens de frigiver energi. I årtier har forskere forsøgt at udnytte fusionsenergi på Jorden ved at bruge magtfulde magnetfelter i tokamaks til corral-donutformede skyer af varmt plasma - en underlig fase af materie, der består af elektrisk ladet gas.

Inden i tokamak kan elektriske felter fremkalde elektroner hurtigere og hurtigere. Men da disse high-speed elektroner flyver gennem plasmaet, kan de ikke bremse. Normalt føler objekter, der bevæger sig gennem en gas eller væske, en trækkraft, der øges med hastigheden. Jo hurtigere du kører din bil, for eksempel jo mere vindmotstand du kommer ind i. Men i plasma falder trækkraften med hastighed, hvilket gør det muligt for elektroner at accelerere til næsten lyshastighed og beskadige tokamak.

Forskere har allerede nogle få teknikker til at begrænse løb, siger Don Spong, fysiker ved Oak Ridge National Laboratory i Tennessee og medforfatter af den nye undersøgelse. De kan bruge kunstige intelligensalgoritmer til at overvåge og justere plasmaets tæthed for at forhindre elektronerne i at accelerere for hurtigt. Hvis der stadig er runaways, kan de injicere pellets af frosset neon i plasmaet, hvilket øger plasmadensiteten og bremser flydende elektroner.

Men whistlerbølger kan være endnu en måde at tømme i løbende elektroner. "Vi ønsker helst at undgå forstyrrelser og flugt," sagde Spong. "Men hvis de opstår, vil vi gerne have flere værktøjer til rådighed til at håndtere dem."

Stop afløb

I tokamak ved DIII-D National Fusion Facility i San Diego opdagede Spongs forskergruppe for første gang, at whistlerbølger blev produceret af skinnede elektroner.

Plasma, forklarede han, er som et stykke Jell-O med mange vibrationer. Hvis nogle elektriske elektroner har den rigtige hastighed, spænder de en af ​​disse tilstande og udløser whistlerbølger - ligesom hvordan man kører en gammel bil med den helt rigtige hastighed, kan få instrumentbrættet til at vibrere.

"Hvad vi gerne vil gøre er omvendt ingeniør, der behandler og sætter disse bølger på ydersiden [af plasmaet] for at sprede løbene," sagde Spong.

Ved bedre at forstå, hvordan runaways skaber whistlers, håber forskerne, at de kan vende om processen - ved hjælp af en ekstern antenne til at generere whistlers, der kan sprede elektronerne og forhindre dem i at blive for hurtige.

Forskerne skal stadig undersøge forholdet mellem flugter og fløjter, siger Spong, for eksempel ved at identificere, hvilke frekvenser og bølgelængder der bedst virker for at hindre flugt og ved at studere hvad der sker i det tættere plasma, der er nødvendigt for fusionsreaktorer.

Selvfølgelig er undertrykning af løbende elektroner kun en hindring for at skabe ren energi fra atomfusion. På nuværende tidspunkt kræver fusionsreaktorer mere energyto-varmeplasma end fusionen producerer. For at nå breakeven-punktet skal forskerne stadig finde ud af, hvordan man får plasma til at forblive varmt uden at skulle tilføje varme.

Men Spong er optimistisk om fusionsenergi. "Jeg er en troende, at det er muligt."

I 2025 er ITER-projektet i det sydlige Frankrig slated for at påbegynde eksperimenter. og forskere håber, at det bliver den første fusionsmaskine, der producerer mere energi end det, der bruges til at opvarme plasmaet. Flere grupper har sat deres syn på at opnå netto positiv fusionsenergi inden 2050. Og et nyt samarbejde mellem MIT og et firma kaldet Commonwealth Fusion Systems meddelte, at partnerne håber at lægge nuklear fusion på nettet på 15 år.

Redaktørens note: Denne historie blev opdateret for at bemærke, at lyssignaler, snarere end lysfrekvenser, konverteres til lydsignaler.

Oprindeligt udgivet på WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com