Стандартная формула диамагнитных измерений на токамаках оказалась неточна
freepik.com
Одним из главных инструментов для оценки состояния плазмы в токамаке является диамагнитная диагностика: горячая плазма немного ослабляет удерживающее её магнитное поле, и по этому слабому сигналу судят о давлении и запасённой энергии. На протяжении десятилетий для пересчёта сигнала в физические параметры использовали классическую аналитическую формулу, которая считалась достаточно надёжной для управления разрядом.
Команда российских физиков проверила, насколько этот подход соответствует реальности при современных, более жёстких режимах экспериментов. С помощью кода SPIDER учёные создали подробные цифровые модели плазмы в токамаке для широкого набора состояний, варьируя как давление (βp), так и внутреннюю индуктивность (li), связанную с распределением тока. Для каждой конфигурации они рассчитывали «эталонный» диамагнитный сигнал и сравнивали его с оценками, полученными по стандартной формуле.
Оказалось, что точность формулы существенно зависит от комбинации βp + li/2. При значениях меньше 1 она завышает давление плазмы, при значениях значительно больше 1 — занижает. В экстремальных режимах расхождение достигает десятков процентов, что создаёт риски как для стабильности разряда (при недооценке энергии), так и для эффективности установки (при её переоценке).
Исследователи показали, что прежние теоретические модели учитывали лишь упрощённые геометрические эффекты тороидальной плазмы и не описывали полностью роль профиля тока. Численное моделирование позволило увидеть полную картину и предложить более корректный способ интерпретации диамагнитных измерений, основанный на строгих вириальных соотношениях.
Авторы подчёркивают, что точная оценка запасённой энергии плазмы — необходимое условие для безопасной и эффективной эксплуатации токамаков, включая ИТЭР. Новые результаты помогут инженерам скорректировать алгоритмы управления и стимулируют создание более точных, но всё ещё оперативных аналитических формул, которые со временем должны заменить устаревший «стандарт» в плазменной диагностике, сообщает naked-science.ru.
Обратите внимание: Благословенны с рождения: женщин с этими цифрами в дате рождения охраняют самые могущественные ангелы
