Результаты исследованийД-р Хироки Хасэгава и д-р Сэйдзи Исигуро из Национального института термоядерных исследований с помощью суперкомпьютера NIFS Plasma Simulator впервые в мире смогли провести микроуровневое моделирование плазменной капли в "краевой области" плазма.
Plasma Simulator обладает наибольшими возможностями в мире как суперкомпьютер, предназначенный для использования в науке о плазме и термоядерном синтезе. Здесь, в дополнение к новой программе расчета с использованием возможностей Plasma Simulator, они также смогли рассчитать движения одного миллиарда частиц. При расчете плазмы одинакового размера количество вычислений превысило 10 000 по сравнению с методом, который использовался до сих пор для расчета частиц капли, как если бы они были единым целым.В соответствии с этим моделированием стал возможен очень подробный анализ, учитывающий влияние, взаимно обеспечиваемое движением частиц и электрическим полем, что было невозможно в методах, используемых до сих пор.
Кроме того, в то же время, когда мы отслеживаем движения струнного плазменного сгустка с уровня частиц, мы смогли прояснить внутреннюю структуру движений частиц внутри плазмы на микроуровне и распределение температуры. Поняв этот тип внутренней структуры, стало возможным исследовать влияние этой внутренней структуры на движение плазменного шарика. Кроме того, мы уточнили условия, при которых плазменный сгусток несет примеси.Эти результаты исследований, вместе со значительным прогрессом в понимании поведения плазменных капель, значительно повысили точность прогнозов.
Эти результаты исследования были доложены на 26-й конференции Международной ассоциации по атомной энергии (МАГАТЭ) по термоядерной энергии, состоявшейся в Киото, Япония, с 17 по 22 октября 2016 г. — третье ежегодное собрание Японского общества исследований плазмы и ядерного синтеза в Сендае, Япония, проходившее с 29 ноября по 2 декабря 2016 г., результаты исследования на котором также привлекли большое внимание.Запас слов1. Моделирование с микроуровня
С помощью моделирования, основанного на модели жидкости, где мы понимаем плазму в целом, мы можем узнать общее поведение плазмы с помощью небольшого количества вычислений. Однако мы не можем воспроизвести явление, вызванное движением частиц плазмы. На основе движений всех отдельных частиц, составляющих плазму, и метода расчета электрического поля, создаваемого этими частицами (моделирование с микроуровня), мы можем проследить общее поведение плазмы.
Это сравнивается со следующим. Мы создаем симуляцию, в которой отслеживаем все денежные операции каждого гражданина в стране с населением в один миллиард человек. Тогда мы сможем понять поток денег по стране. Однако требуется колоссальный объем вычислений.
2. ПримесиВ краевой области по разным причинам образуются примеси (кроме водорода, такие как углерод, кислород, железо и другие), и когда примеси попадают в плазму ядра, возникает проблема падения температуры плазмы.
Понимание поведения этих примесей и точное прогнозирование их поведения также является одним из важных вопросов в достижении энергии термоядерного синтеза.3. Распределение скоростиЧастицы, состоящие из газов, таких как воздух и плазма, имеют разную скорость при полете. Отображение скорости частиц по горизонтальной оси и количества частиц с этой скоростью по вертикальной оси показывает распределение скорости.
Ширина распределения скорости представляет собой температуру. Это означает, что чем шире ширина, тем выше температура.