Bol, düşük maliyetli, temiz enerji-eğer bilim adamları ve mühendisler füzyon enerjisini üretme ve sürdürme konusunda güvenilir bir yöntem üretebilirlerse-Austin’deki Teksas Üniversitesi’nden bir araştırmacı ekibi, Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ve Tip Bir Enerji Grubu alanda uzun süredir devam eden bir sorun çözdüğü için öngörülen sonuç.
Füzyon enerjisini geri alan büyük zorluklardan biri, füzyon reaktörlerinin içinde yüksek enerjili parçacıklar içerme yeteneği olmuştur. Yüksek enerjili alfa parçacıkları bir reaktörden sızdığında, plazmanın füzyon reaksiyonunu sürdürecek kadar sıcak ve yoğun olmasını önler. Sızdırmalarını önlemek için, mühendisler ayrıntılı manyetik hapsetme sistemleri tasarlar, ancak manyetik alanda genellikle delikler vardır ve yerlerini tahmin etmek ve ortadan kaldırmak için muazzam miktarda hesaplama süresi gerekir.
Yayınlanan makalelerinde Fiziksel İnceleme MektuplarıAraştırma ekibi, mühendislerin, doğruluktan ödün vermeden, altın standart yönteminden 10 kat daha hızlı sızdırana dayanıklı manyetik hapsetme sistemleri tasarlamasına yardımcı olabilecek bir kısayol keşfettiğini açıklıyor. Tüm manyetik füzyon tasarımları için diğer bazı büyük zorluklar devam ederken, bu ilerleme, 1950’lerde ilk olarak önerilen bir füzyon reaktörüne özgü en büyük zorluğu ele alıyor.
UT Fizik Doçenti ve makalenin ilk yazarı Josh Burby, “En heyecan verici olan, neredeyse 70 yıldır açık bir sorun olan bir şey çözmemizdir.” Dedi. “Bu reaktörleri nasıl tasarladığımızda bir paradigma değişimi.”
Bir stellaratör, bir plazma ve yüksek enerjili parçacıkları sınırlamak için manyetik alanlar üreten elektrik akımları taşıyan harici bobinler kullanır. Bu hapsetme sistemi genellikle “manyetik şişe” olarak tanımlanır.
Newton’un hareket yasalarını kullanarak manyetik şişede deliklerin nerede olduğunu belirlemenin bir yolu var, bu çok hassas ancak muazzam miktarda hesaplama zamanı alıyor. Daha da kötüsü, bir uyarıcı tasarlamak için, bilim adamlarının yüzlerce veya binlerce biraz farklı tasarımı simüle etmeleri, manyetik bobinlerin düzenini değiştirmeleri ve delikleri ortadan kaldırmak için yinelemeleri gerekebilir – bunun üzerine yasaklayıcı bir hesaplama gerektirecek bir işlem.
Dolayısıyla, zaman ve paradan tasarruf etmek için, bilim adamları ve mühendisler rutin olarak, pertürbasyon teorisi adı verilen bir yaklaşım kullanarak deliklerin bulunduğu yere yaklaşmak için daha basit bir yöntem kullanırlar. Ancak bu yöntem çok daha az doğrudur, bu da yıldızların gelişimini yavaşlatmıştır. Yeni yöntem, sistemi anlamanın farklı bir yolu olan simetri teorisine dayanmaktadır.
Burby, “Şu anda alfa-partikül hapsetme sorusuna sonuçlarımız olmadan teorik bir cevap bulmanın pratik bir yolu yok.” Dedi. “Newton yasalarının doğrudan uygulanması çok pahalı. Pertürbasyon yöntemleri brüt hatalar yapıyor. Bizimki bu tuzakları atlatan ilk teori.”
Bu yeni yöntem, Tokamak adlı başka bir popüler manyetik füzyon reaktör tasarımında benzer ama farklı bir soruna da yardımcı olabilir. Bu tasarımda, kaçak elektronlarla ilgili bir sorun var-çevredeki duvarlarda bir delik açabilen yüksek enerjili elektronlar. Bu yeni yöntem, bu elektronların sızabileceği manyetik alandaki deliklerin belirlenmesine yardımcı olabilir.
Burby’nin UT’nin ortak yazarları doktora sonrası araştırmacı Max Ruth ve yüksek lisans öğrencisi Ivan Maldonado. Diğer yazarlar, Los Alamos’ta doktora sonrası bir adam olan Dan Messenger ve Type One Energy Group’ta bir hesaplama bilimcisi ve veri bilimcisi olan Leopoldo Carbajal, enerji üretimi için yıldız oluşturmayı planlıyor.
