Критический пересмотр метода измерения энергии плазмы: новые открытие в токамаке
фото: открытый источник информации
Российские физики выявили критическую систематическую ошибку в методологии измерения энергетических параметров плазмы в токамаках. Долговременное использование стандартной формулы, применяемой во всем мире для определения давления и тепловой энергии, необходимых для удержания плазмы в магнитном поле, оказалось некорректным. Новые экспериментальные данные демонстрируют, что данный подход может существенно искажать результаты измерений, что представляет угрозу для безопасности и эффективности функционирования будущих термоядерных реакторов.
Для верификации ранее полученных данных исследователи прибегли к компьютерному моделированию. С использованием кода SPIDER была разработана цифровая модель плазмы, в которой были проанализированы тысячи состояний плазмы в виртуальном токамаке. Сравнительный анализ с традиционной формулой, применяемой для измерений на протяжении десятилетий, показал, что существующий алгоритм демонстрирует корректность только в ограниченном диапазоне условий. При низких давлениях формула приводит к завышенным показателям, а при высоких — к заниженным. Погрешность, достигающая десятков процентов, является неприемлемой для эффективного управления процессом термоядерного синтеза.
Эксперты проводят аналогию с неисправным термометром, который точно фиксирует температуру только в одной точке. Ключевым фактором, влияющим на точность измерений, является не только давление, но и распределение тока по плазменному шнуру. Предыдущие модели учитывали лишь поверхностные поправки на форму плазмы, игнорируя её сложные параметры и динамику.
Полученные результаты позволили создать карту погрешностей, которая позволит избежать неправильной интерпретации данных датчиков. Точное определение энергетических параметров имеет решающее значение для стабильности разряда, поскольку любые ошибки могут привести к аварийному завершению процесса или снижению его эффективности. В связи с этим теоретикам необходимо разработать новые аналитические инструменты для управления плазмой в реальном времени, что потребует дальнейших исследований и инновационных подходов в области физики плазмы, пишет источник.
