核融合：プリンストン大学が核融合を容易にする数学的近道を発見

科学者たちは、ほぼ無尽蔵のクリーンな電気の潜在的な供給源である核融合エネルギーの利用に役立つ可能性のある数学的近道を発見しました。この方法により、研究者は、太陽や星に動力を供給する核融合エネルギーを再現するために設計された複雑で入り組んだ装置であるステラレーターの、核融合反応に重要な熱を保持する能力をより簡単に予測できるようになります。

ステラレーターは、磁場を使用してプラズマをトーラスと呼ばれるドーナツ型に閉じ込める機械です。これらの磁場により、科学者はプラズマ粒子を制御し、核融合反応に適切な条件を作り出すことができます。ただし、ステラレーターの形状はトロイドのような完全な卵形ではなく、複雑であり、これにより、より少ないエネルギーでより高い温度と圧力に到達するのに役立ちます。

この技術は、プラズマ内で高速で移動する原子核を保持し、全体の熱を増加させ、核融合反応を促進するステラレーターの磁場の能力を測定します。これにより、ステラレーターの最適な形状を数学的に見つけることができます。しかし、科学者はどのようにしてできるだけ多くの熱を保持する形状を見つけることができるでしょうか?

熱を保持する磁気ケージを見つける

同省プリンストンプラズマ物理研究所（PPPL）のプラズマ物理学の大学院生、アレクサンドラ・レヴィネス氏は、「考えられるすべての磁場ですべての個々の粒子の動きをシミュレートすることはできない。それにはほぼ無限の計算能力が必要になる」と述べた。 DOE）。 「代わりに、ショートカットを使用する必要があります」と、核融合誌に掲載された研究結果を報告する論文の主著者であるレヴィネス氏は述べた。

「この研究は、プラズマの中心にある湾曲した磁場表面から粒子がどのくらいの速度で移動するかという、より単純なことを計算することで、熱を閉じ込めるのに最適な磁場の形状を見つけることができることを示しています」とレヴィネス氏は述べた。 「この挙動はガンマ C として知られる数値で表され、これはプラズマの閉じ込めに一貫して対応することがわかりました。」

実際、この近道によって将来のステラレーターの研究が前進する、とレヴィネス氏は言う。「プラズマの中心に残る高速で移動する粒子が多ければ多いほど、燃料はより高温になり、ステラレーターの効率も高くなるからです。」

したがって、個々の粒子の軌道を計算するという数学的に膨大な作業の代わりに、粒子が磁場によってどのように反発されるかを計算します。道路を走るすべての車の軌跡を測定するのではなく、道路をトレースするのと少し似ています。

融合の歴史と未来

核融合は、目に見える宇宙の 99% を構成する、自由電子と原子核で構成される高温の荷電状態の物質であるプラズマの形で軽元素を組み合わせることで、大量のエネルギーを放出します。世界中の科学者は、核融合反応を利用して、発電用の安全でクリーンなエネルギーを事実上無尽蔵に供給しようとしています。

PPPL には、米国と世界に電力を供給するための核融合を可能にする科学理論と高度な工学を開発してきた半世紀以上の経験があります。同時に、同研究所は、研究室から天体物理スケールに至るまで、プラズマ宇宙の基本的な科学的理解を長年にわたって進めてきました。

PPPL創設者ライマン・スピッツァー氏が1950年代に開発したこのステラレーターは、トカマクと呼ばれるドーナツ型の核融合装置を稼働させる有害な混乱のリスクなしに動作する。しかし、ステラレーターは長い間、同様の磁場を持つトカマクのように熱を保持することができませんでした。

「しかし、レヴィネス氏が研究したような手法を使うことで、トカマクと同じくらい多くの熱を含むステラレーターの磁性配置を見つけることができました」とコロンビア大学応用物理学のエリザベス・ポール助教授は語った。 「恒星学者にとってはより困難だが、レヴィネスはそれが可能であることを示すのに貢献した」と元プリンストン大学学長フェローのポール氏は語った。

汚染のない、誰もが利用できるエネルギーへの一歩。

---

---

「核融合: プリンストン大学はその達成を促進するための数学的ショートカットを発見」という記事は、 「経済シナリオ」から来ています。

---

これは、Sun, 20 Aug 2023 15:48:45 +0000 の https://scenarieconomici.it/fusione-nucleare-luniversita-di-princeton-scopre-una-scorciatoia-matematica-per-facilitarne-il-raggiungimento/ で Scenari Economici に公開された記事の自動翻訳です。