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俄罗斯物理学家开发新模型助力托卡马克反应堆控制

2025-08-20 09:29     来源:中国核技术网     俄罗斯 托卡马克 反应堆控制 俄罗斯

8月19日据塔斯社消息,俄罗斯物理学家开发出一种理论模型,可一致描述托卡马克热核反应堆运行中危险的垂直等离子体不稳定性机制,为创建更可靠的热核反应堆控制系统开辟了道路,该消息由莫斯科物理技术学院(MIPT)科学传播中心报道。

莫斯科物理技术学院研究员弗拉基米尔·普斯托维托夫(Vladimir Pustovitov)解释称,之前的模型虽精妙且能相对简单解决问题,但适用范围狭窄,初始假设要求等离子体形状变化时真空室形状也随之改变。而此次创建的通用方法,可用于现有和计划中的托卡马克,包括国际实验热核反应堆ITER。

科学家介绍,过去半个世纪,物理学家开发出多种热核反应堆制造方法,其中托卡马克和仿星器被认为最有前景。托卡马克因ITER反应堆更接近实际应用,该反应堆在法国已建造数十年,俄罗斯、欧盟、美国、中国等国科学家参与其中。

托卡马克装置中,等离子体在内部形成并保持,温度高达数亿度。为增加功率和提高效率,物理学家将等离子体线设计成细长形状,但这导致等离子体在垂直方向上不稳定,存在上下“滑动”并高速撞上腔室壁的风险。

要应对此类情况,需准确了解垂直不稳定性的形成和移动速度。然而,现有数学模型因使用与细长等离子体几何形状和托卡马克真空室导电壁形状相关的数学简化方法,无法获得足够精确的预测。

莫斯科物理技术学院和库尔恰托夫研究所的理论物理学家开发的新方法更通用,可考虑任意形状且相互独立的等离子体和壁面。研究人员计算表明,新方法与实验数据的一致性更高,未来有助于为托卡马克装置创建更精确的控制算法,保护其免受此类事件影响,并改进关键元件的设计和几何形状。



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