وبلاگ

همانطور که در اقیانوس امواجی وجود دارد، امواج می توانند در گازی با بار الکتریکی به نام پلاسما که از الکترون ها و یون ها تشکیل شده است نیز رخ دهند. در اقیانوس، مردم با سوار شدن بر تخته های خود تقریباً با سرعتی مشابه امواج موج می زنند. این حالت تطابق، که تشدید نامیده می شود، به موج اجازه می دهد تا موج سوار را به طور موثری از طریق تبادل انرژی هل دهد.

در پلاسما موج سواران می توانند بسیار سریع باشند یون هاکه می تواند در دستگاه های همجوشی در نتیجه واکنش های همجوشی یا سایر فرآیندهای مورد استفاده برای گرم کردن رخ دهد پلاسما. این یون‌های سریع اغلب برعکس موج سواران اقیانوس عمل می‌کنند – به امواج انرژی می‌دهند و باعث بزرگ‌تر شدن اندازه آن‌ها می‌شوند. در حالی که ذرات تشدید کننده انرژی را با امواج مبادله می کنند، آنها همچنین توسط ذرات دیگر در پلاسما از طریق برخوردهای تصادفی تکان داده می شوند.

نوع این برخوردها و دفعات وقوع آنها تعیین می‌کند که امواج چقدر بزرگ می‌شوند و چند ذره به اطراف می‌چرخند. اگر امواج بیش از حد بزرگ یا زیاد شوند، می توانند ذرات موج سواری را از دستگاه پرتاب کنند که خطری بالقوه برای دیوارها است و همچنین میزان انرژی همجوشی تولیدی را کاهش می دهد.

پلاسما در راکتورهای همجوشی باید دائماً گرم شود تا دمای مورد نیاز برای تولید برق حفظ شود. با این حال، یون‌های سریعی که پلاسما را گرم می‌کنند نیز می‌توانند با امواج پلاسما تشدید شوند. این می تواند باعث رشد این امواج شود و به طور بالقوه یون های سریع را از دستگاه خارج کند.

محققان باید فعل و انفعالات رزونانسی بین یون های سریع و امواج پلاسما را برای پیش بینی و کاهش هر گونه اثرات نامطلوب درک کنند. اکنون تحقیق کنید منتشر شده که در نامه معاینه فیزیکیترکیب شده محاسبات ریاضی با شبیه‌سازی‌های کامپیوتری برای آشکار کردن نحوه رقابت انواع مختلف برخورد برای تعیین نحوه انتقال انرژی بین ذرات تشدید و امواج پلاسما.

محققان از این درک جدید برای فرموله کردن مدل هایی برای چگونگی گرم نگه داشتن پلاسما به اندازه کافی برای پشتیبانی از واکنش های همجوشی استفاده می کنند. مشکل موج-ذره تشدید پلاسما نیز به برخی از فعل و انفعالات گرانشی در کهکشان ها مرتبط است. این بدان معنی است که روش های این پروژه را می توان در تحقیقات اخترفیزیکی، از جمله کار بر روی ماده تاریک، به کار برد.

در آزمایش‌های همجوشی، یون‌های سریع پلاسما را به اندازه‌ای گرم نگه می‌دارند که با دادن انرژی خود به پلاسمای پس‌زمینه از طریق برخورد با الکترون‌ها، ذوب شوند. دو نوع مختلف برخورد رخ می دهد: پراکندگی پراکنده و کشش همرفتی. برخوردهای پراکنده از همان نوع هستند که باعث می شوند توپ های بیلیارد روی میز بیلیارد پراکنده شوند.

در همین حال، برخوردهای درگ مسئول نیرویی است که روی بازوی خود احساس می کنید وقتی آن را از پنجره ماشین در حال حرکت بیرون می آورید. بسته به سرعت یون های سریع و دمای پلاسما، هر نوع از برخورد برای اعمال تأثیر بیشتر بر رفتار یونهای سریع رقابت می کند. به طور خاص، سرعت بالاتر یون سریع، کشیدن را مهم تر می کند، در حالی که دمای پلاسما بالاتر به نفع انتشار است.

در همان زمان که یون‌های سریع پلاسمای پس‌زمینه را از طریق برخورد گرم می‌کنند، می‌توانند با امواج پلاسما به صورت رزونانسی تعامل داشته باشند، امواج پلاسما که انرژی آنها را سیفون می‌کنند و به طور بالقوه پلاسما را خنک می‌کنند. بدون هیچ برخوردی، الف رزونانس بین یونهای سریع و امواج تنها زمانی اتفاق می افتد که سرعت ذرات دقیقاً با سرعت موج مطابقت داشته باشد.

دانشمندان مدت‌هاست می‌دانستند که برخوردهای پراکنده باعث تار شدن تشدید می‌شوند و به ذرات اجازه می‌دهند به طور موثر انرژی را با موج مبادله کنند، حتی اگر سرعت آنها کمی سریع‌تر یا کندتر از حرکت موج باشد. یافته جدید این تحقیق این است که وقتی مقاومت وجود دارد، این نوع برخورد سرعت رخ دادن رزونانس را تغییر می‌دهد، به این معنی که انرژی در واقع زمانی به بهترین شکل مبادله می‌شود که تفاوت کمی بین سرعت یون‌های سریع و امواج پلاسما وجود داشته باشد.

در این مطالعه، محققان قدرت برهمکنش موج-ذره با یک جسم ریاضی به نام تابع تشدید را مشخص کردند که به تفاوت بین سرعت موج و ذره بستگی دارد. هنگامی که برخوردهای کششی بسیار بیشتر از برخوردهای پراکنده اتفاق می‌افتد، اتفاق عجیب‌تری رخ می‌دهد – سرعت‌های کاملاً جدیدی وجود دارد که در آن انتقال انرژی کارآمد ممکن می‌شود.

این پدیده به طور مؤثر تشدیدهای جدیدی ایجاد می کند که اصلاً بدون مقاومت وجود ندارند، که با قله های جدیدی که در تابع رزونانس ظاهر می شوند نشان داده می شوند و دامنه برهمکنش رزونانس را گسترش می دهند. تابع تشدید، که کاملاً از نظر تئوری به دست می آید، تعیین می کند که چقدر بزرگ است امواج از تامین انرژی آزاد از یون های سریع تشدید کننده و همچنین نحوه پرتاب این ذرات توسط موج خواهد بود.

غیر خطی شبیه سازی های کامپیوتری مطابقت بسیار خوبی با پیش‌بینی‌های نظری پیدا کرد، که اعتبار تابع تشدید حاصل را برای هر ترکیبی از دو نوع برخورد تأیید کرد و درک اساسی ما را از اینکه چگونه برخوردها بر تعاملات موج-ذره تشدید در پلاسما تأثیر می‌گذارد، ارتقا داد. پس از تأیید تئوری پایه، اکنون می توان با اطمینان از آن برای بهبود کدهای مورد استفاده برای شبیه سازی سرعت عملکرد یون ها در دستگاه های همجوشی استفاده کرد که گامی مهم در مسیر توسعه تجاری است. سنتز نیروگاه ها