Физики обошли ограничения в моделировании термоядерной плазмы
Учеными достигнут значительный прорыв в понимании процессов ядерного синтеза с использованием инерциального удержания плазмы (ICF). Эта технология основана на сжатии топлива из дейтерия и трития до экстремальных температур и давлений для запуска реакции синтеза. В то время как образующиеся нейтроны используются для производства электроэнергии, альфа-частицы остаются в топливе и поддерживают дополнительные реакции синтеза, сообщает Space Daily.
Когда выделение альфа-частиц превышает работу, совершаемую при имплозии, начинается самоподдерживающаяся фаза горения плазмы, что приводит к резкому увеличению плотности энергии. Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций (NIF) достиг этого состояния в феврале 2021 года, что стало важной вехой в изучении термоядерной энергии.
Эксперименты NIF выявили неожиданные отклонения в спектрах нейтронов от гидродинамических прогнозов, указывающие на присутствие надтепловых ионов DT. Эти ионы не соответствуют традиционным моделям распределения Максвелла и подчеркивают необходимость учета кинетических эффектов.
Исследовательская группа под руководством профессора Цзе Чжана разработала революционную модель столкновений под большим углом. Эта модель учитывает взаимодействие между экранированными потенциалами ионов и их относительными движениями во время двойных столкновений.
Используя эту модель, команда усовершенствовала свой гибридный код LAPINS, что позволило проводить высокоточное моделирование горящей плазмы. Их исследования выявили несколько важных результатов, включая ускорение момента зажигания примерно на 10 пикосекунд и обнаружение надтепловых ионов дейтерия.
Результаты исследования открывают новые возможности для совершенствования стратегий зажигания и изучения высокоэнергетической ядерной горящей плазмы, что имеет важное значение для понимания физических процессов ранней Вселенной.
