Архив рубрики ~Лента новостей~

Токамак в фокусе: как код SPIDER меняет подход к термоядерному синтезу

Токамак в фокусе: как код SPIDER меняет подход к термоядерному синтезу

Российские ученые провели моделирование параметров вытянутой плазмы в токамаке, используя код SPIDER. Им удалось получить численную оценку вириальных отношений, описывающих связь равновесных характеристик тороидальной плазмы через интегральные величины, определяемые по данным внешних магнитных измерений. Ранее для них были получены аналитические оценки, а сейчас проверялась их точность. Работа опубликована в журнале Physics of Plasmas.

Термоядерный синтез является одной из самых многообещающих технологий для получения чистой и практически неистощимой энергии. Параметры плазмы бета (βp) и внутренней индуктивности (ℓi) являются ключевыми параметрами, которые характеризуют работу токамаков и определяют равновесие плазмы. Проблема разделения этих параметров возникла более 60-ти лет назад, когда В.Д. Шафранов (член-корреспондент АН СССР с 1981, академик РАН с 1997 года) в своих работах показал, что их комбинация естественно появляется в интегральных следствиях уравнений равновесия. С тех пор исследователи стремятся найти эффективные методы для их разделения, что является важной задачей для диагностики плазмы и теории.

 

e679cd6b50bd40fe910935dbf001e905

Рисунок 1. Схематическое изображение магнитных поверхностей в поперечном сечении токамака, цилиндрические координаты (r, ζ, z) связанных с осью симметрии. Здесь а и  Ка — малая и большая полуоси эллипса (выделены синим), Δ — это смещение его центра относительно центра плазмы R0, и Rа = R0 + Δ — большой радиус магнитной поверхности а = const. Источник: Physics of Plasmas.

⁠ 

Ученые из МФТИ, Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН и Курчатовского института провели три серии расчетов равновесия плазмы в токамаке: при низком, среднем и высоком давлении. В каждой серии брали эллиптическое сечение с удлинением, изменяющимся от К = 1 (круговая плазма) до К = 2,4.

Они использовали численные методы для расчета интегралов, определяющих правые части стандартных вириальных соотношений для вытянутой плазмы в токамаках. Исследование проводилось с использованием кода SPIDER, который позволяет моделировать различные конфигурации плазмы с эллиптическим сечением. В каждой серии расчетов анализировались зависимости интегралов от параметров плазмы, вытянутости магнитных поверхностей и радиальных производных смещения и вытянутости.

Результаты показали, что отклонение интегралов от аналитических оценок не превышает 10 %, что подтверждает точность предложенных аналитических выражений. В частности, было установлено, что интеграл S2 демонстрирует слабую зависимость от вытянутости, что является важным открытием для дальнейших исследований.

«Наше исследование подтверждает важность учета параметров, таких как вытянутость и внутренняя индуктивность, для точного описания поведения плазмы в токамаках. Это открывает новые возможности для диагностики и управления плазмой в реальном времени», — рассказал Владимир Пустовитов, научный сотрудник кафедры плазменной энергетики МФТИ. 

Новизна данного исследования заключается в том, что оно предоставляет численные оценки для интегралов, для которые ранее были получены компактные аналитические выражения.

Работа российских ученых открывает новые перспективы для дальнейших исследований в области термоядерного синтеза. В частности, оно может быть использовано для оптимизации работы токамаков, таких как ITER, и для разработки новых методов диагностики плазмы. Применение полученных результатов позволит улучшить управление плазмой и повысить эффективность термоядерных реакторов.

Результаты исследования могут быть применены для оптимизации работы токамаков, разработки новых точных методов измерения параметров плазмы и углубления научного понимания поведения плазмы в различных условиях, может привести к новым открытиям в области термоядерного синтеза. 

Источник: habr.com

✅ Найденные теги: новости, Токамак
Читайте также
Архив рубрики ~Обо всем~ Лучшие предложения Samsung в рамках Prime Day: значительные скидки на телефоны, планшеты и многое другое от Galaxy. Архив рубрики ~Обо всем~ Лучшие умные термостаты 2026 года: готовьтесь к жаре! Архив рубрики ~Обо всем~ Прекратите возвращать плоский текст из PDF-файлов: реляционная структура, необходимая для RAG. Архив рубрики ~Обо всем~ Компания Framework задерживает поставки ноутбуков Laptop 13 Pro на месяц. Архив рубрики ~Обо всем~ Все анонсы с конференции Apple WWDC 2026 — включая Siri, бета-версию iOS 27 для разработчиков и многое другое. Архив рубрики ~Обо всем~ Чемпионат мира по футболу FIFA 2026: как смотреть все матчи в США без кабельного телевидения Архив рубрики ~Обо всем~ PySpark для начинающих: за пределами основ Архив рубрики ~Обо всем~ YouTube расширяет возможности обмена личными сообщениями на территорию США. Архив рубрики ~Обо всем~ Три ключевых показателя составляют «городской пульс» города. Архив рубрики ~Обо всем~ Поддержит ли ваш iPhone искусственный интеллект Siri? Ответ неясен. Архив рубрики ~Обо всем~ Когда использование графического процессора обманчиво: проблема скрытых систем, замедляющая развитие современного ИИ. Архив рубрики ~Обо всем~ Определение автономии для оздоровительных роботов в учреждениях по уходу за пожилыми людьми Архив рубрики ~Обо всем~ В видеоролике, посвященном игре Fable, демонстрируется захватывающая система симулятора жизни в этой ролевой игре. Архив рубрики ~Обо всем~ В июньском обновлении Microsoft исправила 198 ошибок Windows, 3 из которых являются уязвимостями нулевого дня. Архив рубрики ~Обо всем~ Лучшие предложения Samsung в рамках Prime Day: значительные скидки на телефоны, планшеты и многое другое от Galaxy. Архив рубрики ~Обо всем~ Лучшие умные термостаты 2026 года: готовьтесь к жаре! Архив рубрики ~Обо всем~ Прекратите возвращать плоский текст из PDF-файлов: реляционная структура, необходимая для RAG. Архив рубрики ~Обо всем~ Компания Framework задерживает поставки ноутбуков Laptop 13 Pro на месяц. Архив рубрики ~Обо всем~ Все анонсы с конференции Apple WWDC 2026 — включая Siri, бета-версию iOS 27 для разработчиков и многое другое. Архив рубрики ~Обо всем~ Чемпионат мира по футболу FIFA 2026: как смотреть все матчи в США без кабельного телевидения Архив рубрики ~Обо всем~ PySpark для начинающих: за пределами основ Архив рубрики ~Обо всем~ YouTube расширяет возможности обмена личными сообщениями на территорию США. Архив рубрики ~Обо всем~ Три ключевых показателя составляют «городской пульс» города. Архив рубрики ~Обо всем~ Поддержит ли ваш iPhone искусственный интеллект Siri? Ответ неясен. Архив рубрики ~Обо всем~ Когда использование графического процессора обманчиво: проблема скрытых систем, замедляющая развитие современного ИИ. Архив рубрики ~Обо всем~ Определение автономии для оздоровительных роботов в учреждениях по уходу за пожилыми людьми Архив рубрики ~Обо всем~ В видеоролике, посвященном игре Fable, демонстрируется захватывающая система симулятора жизни в этой ролевой игре. Архив рубрики ~Обо всем~ В июньском обновлении Microsoft исправила 198 ошибок Windows, 3 из которых являются уязвимостями нулевого дня.

Подписка на рассылку

Получайте свежие новости и идеи на почту. Без спама — только самое интересное.

Нажимая «Подписаться», вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.