Un problema importante que enfrenta ITER, el tokamak internacional en construcción en Francia que será el primer dispositivo de fusión magnética en producir energía neta, es si las placas de desviación cruciales que extraerán el calor residual del dispositivo pueden soportar el alto flujo de calor, ocarga, eso los golpeará. Las proyecciones alarmantes extrapoladas de los tokamaks existentes sugieren que el flujo de calor podría ser tan estrecho y concentrado como para dañar las placas desviadoras de tungsteno en el tokamak de siete pisos y 23,000 toneladas y requerir reparaciones frecuentes y costosas. Este flujo podríaser comparable a la carga de calor experimentada por las naves espaciales que vuelven a entrar en la atmósfera de la Tierra.
Los nuevos hallazgos de un equipo internacional dirigido por el físico CS Chang del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de EE. UU. DOE pintan una imagen más positiva. Los resultados de la colaboración, que ha pasado dos años simulando el flujo de calor,indicar que el ancho podría estar dentro de la capacidad de tolerancia de las placas de desviación.
Buenas noticias para ITER
"Esta podría ser una muy buena noticia para ITER", dijo Chang sobre los hallazgos, publicados en agosto en la revista Fusión nuclear . "Esto indica que ITER puede producir 10 veces más energía de la que consume, según lo previsto, sin dañar las placas de desviación prematuramente".
En ITER, el portavoz Laban Coblentz, dijo que las simulaciones eran de gran interés y muy relevantes para el proyecto ITER. Dijo que ITER estaría ansioso por ver una evaluación comparativa experimental, realizada por ejemplo por Joint European Torus JET en el Centro CulhamFusion Energy en el Reino Unido, para fortalecer la confianza en los resultados de la simulación.
El equipo de Chang utilizó el altamente sofisticado código de simulación por computadora de turbulencia de plasma XGC1 desarrollado en PPPL para crear la nueva estimación. La simulación proyectó un ancho de 6 milímetros para el flujo de calor en ITER cuando se midió de manera estandarizada entre tokamaks, mucho mayor que elmenos de 1 milímetro de ancho proyectado mediante el uso de datos experimentales.
Derivando proyecciones de ancho estrecho a partir de datos experimentales fueron investigadores en las principales instalaciones mundiales. En los Estados Unidos, estos tokamaks fueron el Experimento Nacional Torus Esférico antes de su actualización en PPPL; la instalación Alcator C-Mod en el MIT, que dejó de operar en elfinales de 2016; y la DIII-D National Fusion Facility que General Atomics opera para el DOE en San Diego.
condiciones muy diferentes
La discrepancia entre las proyecciones experimentales y las predicciones de simulación, dijo Chang, se debe al hecho de que las condiciones dentro de ITER serán demasiado diferentes de las de los tokamaks existentes para que las predicciones empíricas sean válidas. Las diferencias clave incluyen el comportamiento de las partículas de plasma dentro de la actualidadmáquinas comparadas con el comportamiento esperado de partículas en ITER. Por ejemplo, mientras que los iones contribuyen significativamente al ancho de calor en las tres máquinas de EE. UU., los electrones turbulentos desempeñarán un papel más importante en ITER, haciendo que las extrapolaciones sean poco confiables.
El equipo de Chang utilizó principios básicos de física, en lugar de proyecciones empíricas basadas en los datos de las máquinas existentes, para derivar la predicción más amplia simulada. El equipo primero probó si el código podía predecir el ancho del flujo de calor producido en experimentos en los tokamaks de EE. UU., Ydescubrió que las predicciones son válidas
Los investigadores luego usaron el código para proyectar el ancho del flujo de calor en un modelo estimado de plasma de borde ITER. La simulación predijo el mayor ancho de flujo de calor que será sostenible dentro del diseño actual de ITER.
Simulación de supercomputadoras habilitada
Las supercomputadoras hicieron posible esta simulación. La validación del código en los tokamaks existentes y la producción de los hallazgos tomaron alrededor de 300 millones de horas centrales en Titan y Cori, dos de las supercomputadoras más poderosas de los EE. UU.Energy Research Scientific Computing Center, respectivamente. Una hora central es un procesador, o núcleo, que se ejecuta durante una hora.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :