Детальный взгляд на двумерную структуру турбулентности в токамаках

В Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США (DOE) ученые собрали большую базу данных подробных измерений двумерной (2-D) структуры краевой турбулентности плазмы, которая стала видимой с помощью диагностического метода, известного как напуск газа. изображения. Два измерения, измеренные внутри термоядерного устройства, называемого токамаком, представляют радиальную и вертикальную структуру турбулентности.

Шаг к более полному пониманию«Это исследование является постепенным шагом к более полному пониманию турбулентности», — сказал физик Стюарт Цвебен, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Physics of Plasmas. «Это могло бы помочь нам понять, как турбулентность действует как основная причина утечки плазмы».Термоядерный синтез происходит естественным образом в космосе, объединяя легкие элементы в плазме, чтобы высвободить энергию, которая питает солнце и звезды.

На Земле исследователи создают термоядерный синтез на таких объектах, как токамаки, которые контролируют горячую плазму с помощью магнитных полей. Но турбулентность часто вызывает утечку тепла из его магнитного удержания.Теперь ученые PPPL вышли за рамки ранее опубликованных характеристик турбулентности и проанализировали данные, чтобы сосредоточиться на двумерных пространственных корреляциях внутри турбулентности. Эта корреляция дает ключ к разгадке происхождения турбулентного поведения, которое вызывает утечку тепла и частиц, и будет служить дополнительной основой для тестирования компьютерного моделирования турбулентности на основе эмпирических данных.

Изучение 20 разрядов плазмыВ статье было изучено 20 разрядов плазмы, выбранных в качестве репрезентативной выборки из тех, что были созданы в рамках Национального эксперимента PPPL со сферическим тором (NSTX) до его недавней модернизации. В каждом из этих разрядов струя газа освещала турбулентность у края плазмы, где турбулентность представляет особый интерес. Затяжки, источник нейтральных атомов, которые светятся в ответ на изменения плотности в четко определенной области, позволили исследователям увидеть колебания плотности турбулентности.

Быстрая камера записывала результирующий свет со скоростью 400 000 кадров в секунду при размере кадра изображения 64 пикселя в ширину и 80 пикселей в высоту.Цвебен и соавторы провели вычислительный анализ данных с камеры, определив корреляции между различными областями кадров, когда турбулентные водовороты перемещались через них. «Мы наблюдаем закономерности пространственной структуры», — сказал Цвебен. «Вы можете сравнить это со структурой проплывающих мимо облаков. Некоторые большие облака могут собираться вместе, или может быть разрыв с простым небом».Детальный вид турбулентности

Корреляции дают детальное представление о природе турбулентности плазмы. «Простые вещи о турбулентности, такие как ее размер и масштаб времени, давно известны», — сказал физик PPPL Дарен Стотлер, соавтор статьи. «Эти симуляции позволяют глубоко погрузиться в другой уровень, чтобы посмотреть, как турбулентность в одной части плазмы изменяется по сравнению с турбулентностью в другой части».На полученном графике синий крест обозначает точку фокуса для вычисления; красные и желтые области вокруг креста — это области, в которых турбулентность развивается аналогично турбулентности в фокусной точке. Подальше исследователи обнаружили области, в которых турбулентность меняется противоположно изменениям в фокусе.

Эти удаленные области показаны на графике оттенками синего, а желтый крест указывает на точку с наиболее отрицательной корреляцией.Например, если красные и желтые изображения были областью турбулентности с высокой плотностью, синие изображения указывали на низкую плотность. «Увеличение плотности должно происходить откуда-то», — сказал Цвебен. «Может быть, из синих регионов».

В дальнейшем знание этих корреляций может быть использовано для предсказания поведения турбулентности в магнитно удерживаемой плазме. Успех этих усилий может углубить понимание фундаментальной причины потери тепла в результате термоядерных реакций.


10 комментариев к “Детальный взгляд на двумерную структуру турбулентности в токамаках”

  1. Lighthammer

    Это ситуация и хочется и колется, фондовый рынок — виртульные оценки накачанные деньгами, которыми стимулировали допотопную структуру бизнеса — это каким должен быть бизнес чтобы не быть способным развиваться с кредитованием под 2-5%, а в ЕС под 0% и даже ниже, мировая экономика больна страхом, ложью, лицемерием и манипуляциями, это не означает что это плохо, такова природа человека — выдавать желаемое за действительное, принимать решения огульно, поверхностно, но поэтому время от времени нада спускать пар, обвал на рынке это очищение рынка от слабых звеньев, поэтому кризис неизбежен.

  2. Ильюшина Ева

    Ну видимо игры были не очень азартные… ну или Саламаха не азартный чел!

  3. Ппц… 1943 год…Гитлеру выслали повестку явиться на Лубянку в связи с подозрением его в нападении на СССР….

  4. Thorgasida

    Это да, морковь прямо на асфальт вываливают и детей глазуньей кормят, дебилы. Про прививки не говорю.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.