Yıldız simülatörü artı kalıcı mıknatıs, nükleer füzyon enerjisini aktarmanın en iyi yolu, tüm insanlık için elektrik üretebilir
Buzdolaplarında kullanılan kalıcı mıknatıslara benzer şekilde, güneş gibi yıldızların ürettiği enerji ile aynı olan füzyon enerjisinin gelişimini hızlandırabilir. ABD Enerji Bakanlığı'nın (DOE) Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarı (PPPL) ve Graveswald, Almanya'daki Max Planck Plazma Fiziği Enstitüsü'ndeki bilim adamlarına göre: Teorik olarak, bu tür bir mıknatıs, teorik olarak büyük ölçüde basitleştirebilir. "Yıldız" bozuk füzyon tesisinin tasarımı ve üretimi. PPPL'nin kurucusu Lyman Spitzer Jr., 1950'lerin başında yıldız simülatörünü icat etti.
Çoğu yıldız simülatörü, füzyon reaksiyonunu harekete geçiren plazmayı şekillendiren ve kontrol eden bir manyetik alan oluşturmak için bir şeker çubuğu üzerinde şeritler gibi dönen karmaşık bir bükülmüş bobin seti kullanır. Buzdolapları gibi kalıcı mıknatıslar, bu temel manyetik alanların sert kısımlarını oluşturarak, basit bükülmemiş bobinlerin, karmaşık bobinler yerine kalan parçaları üretmesine izin verebilir. Max Planck'ın yıldız simülatör teorisi bölümünün başkanı ve çalışmanın ana yazarı olan fizikçi Peer Hyland şunları söyledi: Bükülmüş bobin, yıldız simülatörünün en pahalı ve karmaşık parçası ve çok karmaşık bir biçimde üretilmesi gerekiyor. Çok yüksek doğruluk.
En pahalı sargı bobini
Araştırma, kalıcı mıknatıslar kullanarak, yıldız simülatörünü basitleştirerek ve daha yaygın olarak kullanılan Tokamak füzyon ekipmanının karşılaştığı yıkıcı kesinti riski olmadan çalışarak bobin gereksinimlerini azaltmaya çalışıyor ve bu da büyük bir çekiciliğe sahip olabilir. PPPL direktörü ve makalenin ortak yazarı Steve Cowley şunları söyledi: Yıldız simülatöründe plazmayı şekillendirmek için kalıcı mıknatısların kullanılması konusunda çok heyecanlıyım. Mühendislik tasarımını çok daha basit hale getiriyor. Araştırması Fizik'te yayınlandı Dergideki Mektupları Gözden Geçirin. Füzyon, güneşi ve yıldızları harekete geçiren itici güçtür ve hafif unsurları plazma biçiminde birleştirir.
(Yukarıda gösterilmiştir) Kalıcı bir mıknatıs yıldızının şematik diyagramı Plazma sarıdır ve kırmızı ve mavi, kabın etrafında basitleştirilmiş bobinlere sahip kalıcı mıknatısları gösterir. Resim: Michael Drevlak
Plazma, çok fazla enerji üretebilen, serbest elektronlardan ve atomik çekirdeklerden oluşan sıcak, yüklü bir madde halidir. Dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, elektrik üretmek için neredeyse tükenmez enerji sağlamak için Dünya'da füzyon oluşturmak ve kontrol etmek için tokamak, yıldız simülatörleri ve diğer tesisleri kullanıyor. Yeni kalıcı mıknatıs fikri, ortaokulda Jonathan Zanstorf tarafından önerilen bir bilim fuarı proje dalı.Jonathan Zanstorf, PPPL baş bilim adamı Michael Zanstorf'un oğlu ve araştırmanın ortak yazarıdır. .
Baba-oğul planı
O sırada Jonathan, manyetik alan oluşturmak için genellikle yüksek voltajlı akım kullanan bir cihaz olan bir ray tabancası yapmak istedi.O gülle ateşleyebilir, ancak sınıflarda yüksek voltajlı akım kullanmak tehlikeli olabilir. Baba ve oğlun bulduğu çözüm, güvenli bir şekilde manyetik alanlar oluşturmak için neodim veya nadir toprak mıknatısları kullanmaktı Nadir toprak mıknatıslarının şaşırtıcı ve faydalı özellikleri vardır. Mıknatısların küçük boyutları nedeniyle, oldukça güçlü manyetik alanlar oluşturabilirler ve bu "sert" manyetik alanlar, yakındaki diğer manyetik alanlardan neredeyse hiç etkilenmez. Bu nedenle, bu mıknatıslar, fizikçinin sarmal yıldızının manyetik alanının "kutupsal" kısmını sağlayabilirken, basit dairesel bobinler manyetik alanın geri kalanının "dairesel" bölümünü sağlayabilir.
Bu uzun yıllardır düşünüldü, ancak fikri geliştirmek için zaman yok Cowley ve Wisconsin Üniversitesi-Madison fizikçi Cary Forrest ile yapılan görüşmelerde bu fikir nihayet gerçekleşti. Kalıcı mıknatıs, yıldız simülatörlerinde ve tokamakta kullanılan standart elektromanyetik bobinlerle keskin bir tezat oluşturan her zaman "açık" durumdadır. Böyle bir bobin, akım aktığında bir manyetik alan oluşturacaktır ve akım, kalıcı mıknatısın ihtiyaç duymadığı bir güç kaynağına ihtiyaç duyar. Yıldız simülatörü bobinini basitleştirmek için kalıcı mıknatıs kullanmanın diğer avantajları şunlardır:
1) Maliyet, el yapımı elektromıknatıslardan daha düşüktür
2) Kolay bakım için basitleştirilmiş bobinler arasında yeterli boşluk oluşturun
3) Çeşitli şekillerde manyetik alanlar oluşturmak için mıknatısları yeniden konumlandırma yeteneği
4) Mühendislik ve üretim risklerini azaltın
Kalıcı mıknatısların da dezavantajları vardır, kapatılamazlar, yani menzil içindeki her şeyi çekebilirler ve oluşturabilecekleri maksimum alan gücü sınırlıdır. Bununla birlikte, böyle bir mıknatıs "reaktöre giden yolda iyi deneyler yaratabilir ve daha güçlü kalıcı mıknatıslar ortaya çıkabilir. Kalıcı mıknatıslar bir strateji ve yeni bir araç setidir. Nasıl kullanılacağını bulmak gerekir. Tesis, basitleştirilmiş makinelerin sürekli geliştirilmesine hazırlık olarak alan gücünü artırmak için yükseltilebilir.Sonunda, kalıcı mıknatıslar da dahil olmak üzere yıldız simülatörleri tüm insanlık için enerji üretebilir.
Brocade | Araştırma / Gönderen: Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı
Referans Dergisi "Physics Review Letters"
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.124.095001
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
Takip edin Bokeyuan Daha fazlasını görün Damei Universe Science
