Подеста смоделировал высокоэнергетические ионы, которые используются для нагрева плазмы. Эти частицы, которые физики вводят как нейтральные атомы, ионизируются внутри плазмы и увеличивают ее тепловую энергию.
Модель также может быть применена к энергетическим частицам, генерируемым термоядерным синтезом, в будущих токамаках.Физикам необходимо прогнозировать и минимизировать потери этих ионов из плазмы в устройствах в форме пончиков, называемых токамаками, для достижения высокого уровня производительности.
Внезапная потеря может остановить реакции синтеза и повредить компоненты, обращенные к плазме. Прогнозирование и контроль потерь тепла будут иметь решающее значение для ИТЭР, международного токамака, строящегося во Франции, температура в котором должна достичь 150 миллионов градусов по Цельсию, что в 10 раз превышает температуру ядра Солнца.Результаты Подесты основаны на исследовании, проведенном им в 2015 году. «Первоначальная работа с моей моделью была сосредоточена на воспроизведении, моделировании и интерпретации результатов существующих экспериментов», — сказал он. «Эта новая работа исследует возможность использования той же модели для предсказания переноса энергичных частиц в будущих экспериментах».
В обновленной версии, опубликованной в июле в журнале Plasma Physics and Controlled Fusion, используется подпрограмма, называемая «ударной моделью», для моделирования движения быстрых ионов, вызванного нестабильностью в плазме. Модель удара отражает только минимальный объем физики, необходимый для моделирования этого конкретного явления.Подпрограмма позволяет выполнять расчеты за несколько часов, а не недель или месяцев. Использование модели удара означает потерю точности, но позволяет исследователям быстрее получать результаты. «Это компромисс, — сказал Подеста.
Поддержка этого исследования исходит от Управления науки Министерства энергетики США (Fusion Energy Sciences).Подеста протестировал свою модифицированную версию, сравнив ее с данными, полученными Национальным экспериментом по сферическому тору (NSTX) PPPL до его обновления.
Модифицированный код предсказал уровни переноса энергичных частиц, которые согласовывались с экспериментами NSTX.Новый подход предполагает, что с дальнейшими модификациями такие прогнозы можно будет сделать более надежными с ограниченным увеличением времени вычислений. «Перед этим исследованием стоял вопрос, можем ли мы предсказать, что произойдет в будущих экспериментах, с минимальным количеством предварительной информации», — сказал Подеста. «Теперь кажется, что мы можем, и эти благоприятные результаты побуждают к дальнейшим улучшениям модели».