Digitoday

Valikko

Ydinfuusio vie CSC:n supertietokoneresursseja

Julkaistu:

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.

Kommentit

    Näytä lisää

    Näitä luetaan!
    1. 1

      80-vuotias rouva ällistyi: Perinnönjaossa paljastui sisar, jonka isä oli salannut kaikilta

    2. 2

      10 kuvaa Kimi Räikkösen fantastisesta päivästä – tuttu pikkupoika varasti jälleen show’n

    3. 3

      Lontoon lentokentillä täysi kaaos – British Airways perui kaikki lauantain lennot

    4. 4

      Kesän kaunein mekko on tässä – sopii vartalotyypistä riippumatta

    5. 5

      Ohikulkija säikähti väkivaltaiselta näyttänyttä kohtausta Espoossa – Rinnekoti kertoo, mistä työntekijän ja teinipojan välisessä tilanteessa oli kyse

    6. 6

      Vaarallinen kohtaaminen tallentui Esan kameraan – kukaan ei tiedä, mitä sen jälkeen tapahtui

    7. 7

      Testaa kuinka hyvin tunnet tutut latinankieliset sanonnat!

    8. 8

      Tallipomo ihasteli Kimi Räikkösen paalupaikkakierrosta – ”Hämmästyttävän hieno”

    9. 9

      Jimi Hendrix shokeerasi Helsingissä 50 vuotta sitten – Remu Aaltonen mykistyi: ”En ole tähän päiväänkään mennessä semmoista nähnyt”

    10. 10

      Poliisi: Mies pakeni varastetulla pyöräkuormaajalla Lahdessa – 20 tonnin työkone syöksyi sillalta asfalttiin

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Tietoa Michael Schumacherin tilasta varjellaan visusti – nyt perheen vaikenemiselle saatiin selitys

    2. 2

      Kävijöiden virta Koiviston haudalle jatkui – paikalla nähtiin myös erikoinen ”kunnianosoitus”

    3. 3

      Pia Lamberg elää unelmaansa Los Angelesissa – rahoitusalalla työskentelevä uusi rakas vei jalat alta: ”Hän osti kaiken puolestani”

    4. 4

      Aromipesän ja Passeli-ohjelman kehittäjä, miljonääri Heikki Taipale, 54, on kuollut

    5. 5

      Aviomies ramppasi alvariinsa urheilumatseissa – vaimon epäilykset heräsivät, kun kotoa alkoi hävitä Viagraa

    6. 6

      Tanja, 43, lähtee Suomesta – paluulippua ei ole: 700 euron kuukausibudjetti, ohjenuorana minimalismi

    7. 7

      Kuvat: Pyöräkuormaaja syöksyi 10 metriä sillalta – kuljettaja sairaalaan

    8. 8

      Andy McCoy haukkui ja käskytti Maria Veitolaa tv:ssä – Veitolan vastareaktio leviää somessa

    9. 9

      Eurojackpotissa yksi täysosuma: Tänne meni 50,2 miljoonaa euroa – Suomeen kuusinumeroisia voittoja

    10. 10

      Huomaatko härskin yksityiskohdan? Pari ikuisti hääpäivänsä idyllisellä maatilalla – kuvaan kätkeytyy jättiyllätys

    11. Näytä lisää
    1. 1

      IS seuraa hetki hetkeltä: Ainakin 22 kuoli Manchesterin iskussa – epäilty tallentui valvontakameraan

    2. 2

      Tietoa Michael Schumacherin tilasta varjellaan visusti – nyt perheen vaikenemiselle saatiin selitys

    3. 3

      Vain harva tajusi: prinsessa Dianan käsilaukulla oli salainen tarkoitus – hämäsi valokuvaajia ovelalla kikalla

    4. 4

      Sami Hedbergin fanit raivostuivat jäähallikeikan jälkeen – ”P**ka maku jäi tästä”

    5. 5

      Ratapölkyn haju paljasti omakotitalosta ikävän yllätyksen –myyjä joutuu palauttamaan 202000 euroa

    6. 6

      Kaksi ruoka-ainetta karsimalla suoliston kunto voi parantua jo muutamassa viikossa

    7. 7

      Kätilöt paljastavat hulluimmat synnytyksensä: ”Äiti yritti saada orgasmin joka supistuksella”

    8. 8

      Tunteikas kuva presidentti Koiviston hautajaisista: Assi Koivisto näytti hellän puolensa

    9. 9

      Varo nopeasti leviävää Facebook-virusta! Tarkista tilisi, saatat jakaa huijauslinkkejä tietämättäsi

    10. 10

      Yksinäinen 12-vuotias tyttö etsi ystävää Facebookista – ensitapaamisesta tuli kauhukokemus

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      80-vuotias rouva ällistyi: Perinnönjaossa paljastui sisar, jonka isä oli salannut kaikilta

    2. 2

      10 kuvaa Kimi Räikkösen fantastisesta päivästä – tuttu pikkupoika varasti jälleen show’n

    3. 3

      Lontoon lentokentillä täysi kaaos – British Airways perui kaikki lauantain lennot

    4. 4

      Kesän kaunein mekko on tässä – sopii vartalotyypistä riippumatta

    5. 5

      Ohikulkija säikähti väkivaltaiselta näyttänyttä kohtausta Espoossa – Rinnekoti kertoo, mistä työntekijän ja teinipojan välisessä tilanteessa oli kyse

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Tietoa Michael Schumacherin tilasta varjellaan visusti – nyt perheen vaikenemiselle saatiin selitys

    2. 2

      Kävijöiden virta Koiviston haudalle jatkui – paikalla nähtiin myös erikoinen ”kunnianosoitus”

    3. 3

      Pia Lamberg elää unelmaansa Los Angelesissa – rahoitusalalla työskentelevä uusi rakas vei jalat alta: ”Hän osti kaiken puolestani”

    4. 4

      Aromipesän ja Passeli-ohjelman kehittäjä, miljonääri Heikki Taipale, 54, on kuollut

    5. 5

      Aviomies ramppasi alvariinsa urheilumatseissa – vaimon epäilykset heräsivät, kun kotoa alkoi hävitä Viagraa

    6. Näytä lisää
    1. 1

      IS seuraa hetki hetkeltä: Ainakin 22 kuoli Manchesterin iskussa – epäilty tallentui valvontakameraan

    2. 2

      Tietoa Michael Schumacherin tilasta varjellaan visusti – nyt perheen vaikenemiselle saatiin selitys

    3. 3

      Vain harva tajusi: prinsessa Dianan käsilaukulla oli salainen tarkoitus – hämäsi valokuvaajia ovelalla kikalla

    4. 4

      Sami Hedbergin fanit raivostuivat jäähallikeikan jälkeen – ”P**ka maku jäi tästä”

    5. 5

      Ratapölkyn haju paljasti omakotitalosta ikävän yllätyksen –myyjä joutuu palauttamaan 202000 euroa

    6. Näytä lisää