Новые открытия международной группы во главе с физиком К.С.Чангом из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США рисуют более позитивную картину. Результаты сотрудничества, в ходе которого было потрачено два года на моделирование теплового потока, показывают, что ширина вполне может быть в пределах допустимой для пластин дивертора.Хорошие новости для ИТЭР«Это может быть очень хорошей новостью для ИТЭР», — сказал Чанг о результатах, опубликованных в августе в журнале Nuclear Fusion. «Это указывает на то, что ИТЭР может производить в 10 раз больше энергии, чем потребляет, как планировалось, без преждевременного повреждения пластин дивертора».
Представитель ИТЭР Лабан Кобленц сказал, что моделирование представляют большой интерес и имеют большое значение для проекта ИТЭР. Он сказал, что ИТЭР будет заинтересован в проведении экспериментального тестирования, проводимого, например, Joint European Torus (JET) в Центре термоядерной энергии в Калхэме в Соединенном Королевстве, чтобы укрепить уверенность в результатах моделирования.Команда Чанга использовала сложную программу компьютерного моделирования плазменной турбулентности XGC1, разработанную в PPPL, для создания новой оценки. При моделировании ширина теплового потока в ИТЭР, измеренная стандартизованным способом среди токамаков, составляла 6 миллиметров, что намного больше ширины менее 1 миллиметра, спроектированной с использованием экспериментальных данных.
Получение проекций узкой ширины на основе экспериментальных данных исследователи из крупнейших мировых центров. В Соединенных Штатах эти токамаки были Национальным экспериментом по сферическому тору, прежде чем он был модернизирован в PPPL; завод Alcator C-Mod в Массачусетском технологическом институте, который прекратил работу в конце 2016 года; и Национальный центр термоядерного синтеза DIII-D, которым General Atomics управляет для Министерства энергетики в Сан-Диего.Очень разные условияРасхождение между экспериментальными проекциями и предсказаниями моделирования, сказал Чанг, проистекает из того факта, что условия внутри ИТЭР будут слишком отличаться от условий в существующих токамаках, чтобы эмпирические предсказания были действительными.
Ключевые отличия заключаются в поведении частиц плазмы в современных машинах по сравнению с ожидаемым поведением частиц в ИТЭР. Например, в то время как ионы вносят значительный вклад в тепловую ширину в трех машинах США, турбулентные электроны будут играть большую роль в ИТЭР, делая экстраполяции ненадежными.Команда Чанга использовала базовые принципы физики, а не эмпирические прогнозы, основанные на данных с существующих машин, чтобы получить смоделированный более широкий прогноз.
Команда сначала проверила, может ли код предсказать ширину теплового потока, создаваемого в экспериментах на токамаках США, и обнаружила, что прогнозы верны.Затем исследователи использовали код, чтобы спроектировать ширину теплового потока в предполагаемой модели краевой плазмы ИТЭР.
Моделирование предсказало большую ширину теплового потока, которая будет устойчивой в рамках текущей конструкции ИТЭР.Суперкомпьютеры с возможностью моделированияСуперкомпьютеры сделали возможным это моделирование.
Проверка кода на существующих токамаках и получение результатов заняли около 300 миллионов часов работы на Titan и Cori, двух самых мощных суперкомпьютерах США, размещенных в Leadership Computing Facility Oak Ridge при Министерстве энергетики США и в Национальном вычислительном центре научных исследований в области энергетики, соответственно. Час ядра — это один процессор или ядро, работающее в течение одного часа.