Lue uutinen mobiilisivustolla

Ydinfuusio vie CSC:n supertietokoneresursseja

Teknillisen korkeakoulun tietotekniikan osaston päärakennus Otaniemessä.
Kuva: Seppo Samuli/Lehtikuva

18.4.2008 08:19 Yksi mahdollisista tulevaisuuden energianlähteistä on ydinfuusio, jota tutkitaan tietokonemallinnuksen avulla Teknillisen korkeakoulun Energiatekniikat-laboratorion ja Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen yhteishankkeessa.

Tutkimuksessa käytetään runsaasti CSC:n superlaskentaresursseja.

Fuusiotutkimuksen pääkohteita ovat fuusioplasman kuumennus, plasman koossapito sekä fuusioreaktorin materiaalien kestävyys. Fuusioreaktioon tarvittava yli 100 miljoonan asteen lämpötila edellyttää tehokasta plasman kuumennusta ja lämpöhäviöiden minimoimista.

CSC:n mukaan paras suorituskyky on saavutettu tokamak-tyyppisillä koelaitteilla, joissa plasmaa leijutetaan ja kierrätetään kammiossa voimakkaiden magneettien avulla toroidinmuotoisena renkaana. Voimakas magneettikenttä pitää plasmaa koossa estämällä varattuja hiukkasia pakenemasta plasmasta ja pitää plasman irti kammion seinistä, mikä puolestaan vähentää lämpöhäviötä ja rakenteisiin kohdistuvaa rasitusta.

Tokamakissa olevaa plasmaa voidaan kuumentaa neutraalisuihkuilla ampumalla suurienergisiä deuteriumatomeja plasmaan. Ionisoiduttuaan nämä nopeat hiukkaset törmäilevät itseään paljon hitaampiin termisiin hiukkasiin, etupäässä elektroneihin, ja hidastuvat lopulta itsekin termisiksi hiukkasiksi.

Plasma Physics and Controlled Fusion -lehti julkaisi äskettäin Ville Hynösen (et al) artikkelin, jossa tutkittiin plasmavirtaan nähden myötä- ja vastakkaissuunnattujen neutraalisuihkujen tuottamien nopeiden ionien käyttäytymistä saksalaisessa ASDEX Upgrade -fuusiokoelaitteessa.

Ionien hidastuminen termisiksi on mallinnettu TKK:lla ja VTT:llä tehdyllä ASCOT-ohjelmalla, ja tulokseksi on saatu ionien hetkellinen 4-ulotteinen jakauma paikka- ja nopeusavaruudessa. Mallinnuksessa on tarkasteltu toroidikenttäkäämien äärellisestä määrästä johtuvan magneettisen kareen sekä plasman pikkusäteen suuntaisen sähkökentän vaikutusta syntyvään jakaumaan.

Myötä- ja vastakkaissuunnatut neutraalisuihkut tuottavat erilaisen nopeiden ionien jakauman tokamakplasman reunalle: vastakkaissuunnatuista suihkuista tuloksena on suurempi tiheys ja tiheysgradientti. Myös jakauma nopeusavaruudessa on erilainen. Magneettinen kare kasvattaa hiukkashäviöitä, mikä pienentää tiheyttä.

Sähkökenttä aiheuttaa muutoksia hiukkasratojen topologiassa ja leveydessä: vastakkaissuunnattujen ionien radat kapenevat ja myötäsuunnattujen levenevät. Seurauksena häviöt ja seinäkuormat kasvavat entisestään, mutta silti ionien tiheys plasman reunalla kasvaa. Sähkökenttä aiheuttaa muutoksia myös nopeusjakaumassa.

Kalevi Nikulainen toimitus@digitoday.fi

Teksti on lisensoitu Creative Commons Nimeä-Ei muutoksia-Epäkaupallinen -lisenssillä.

Kirjoita kommentti

Ohjeet: Pysy aiheessa ja kirjoita napakasti. Muista, että haastateltavilla, kanssakeskustelijoilla ja toimittajilla on oikeus omaan, eriävään mielipiteeseen. Ole kohtelias ja ystävällinen, äläkä tarkoituksella provosoi tai hauku muita keskustelijoita. Taloussanomat varaa oikeuden poistaa asiattomat viestit. Varauduthan siihen, että linkkejä sisältävät viestit tarkistetaan yksitellen roskapostin suodattamiseksi. Arvostamme mielipidettäsi!
Lue koko keskusteluetiketti

Bottivarmistus: mitä on kaksi ynnä viisi?

Viesti Nimi

Uutiset

Hyvinkään epäilty ampuja poistui kesken illanvieton hakemaan aseita

• Hyvinkään ampumisista epäiltyä luonnehditaan ujoksi ja hiljaiseksi
• Epäilty ampuja yöllä Facebookissa: "Oli kivaa toverit"
• Ruotsin Loreen Euroviisujen voittoon
• Pää edellä sukeltanut mies pelastui nuorten ansiosta