Wie oft macht Plasma vor der Fusion einen Full-Loop-Tokamak?

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Von diesem Foto gehe ich davon aus, dass sich das Plasma auch in einer Schleife durch den Reaktor bewegt, da es sich um ein geladenes Teilchen handelt.

Ich habe versucht, eine Geschwindigkeit zu finden, mit der dies geschieht, konnte aber nicht und ich konnte auch nicht die Zeitdauer vom Betreten des Tokamak bis zum Verschmelzen ermitteln.

Ich möchte wissen, wie oft ein einzelner Wasserstoffkern den Tokamak umkreist, bevor er schmilzt, und die Entfernung, die er vom Eintritt zurückgelegt hat, bis er zu Helium wurde?

Ich vermute, dass dies für verschiedene Reaktoren unterschiedlich sein wird, aber wenn Sie mir den höchsten und niedrigsten Abstand mitteilen könnten, wäre das großartig.

Antworten (1)

Von diesem Foto gehe ich davon aus, dass sich das Plasma auch in einer Schleife durch den Reaktor bewegt, da es sich um ein geladenes Teilchen handelt.

Plasma ist kein "geladenes Teilchen", es enthält freie Elektronen und Nukleonen, ist aber insgesamt neutral.

Sich selbst überlassen, nimmt ein Plasma - wie ein Gas - aufgrund der Kollisionen zwischen den Teilchen den gesamten verfügbaren geometrischen Raum ein. Magnetfelder können ein Plasma einschließen, da die Ionen und Elektronen, aus denen es besteht, spiralförmigen Bahnen um die Magnetfeldlinien folgen.

Man kann ein ladungsneutrales Δ(V) in der kollektiven Bewegung definieren, die durch auferlegte Magnetfelder induziert wird, die eine Fluidströmung um die Tokamak-Geometrie hat.

Der Tokamak ist eine von mehreren Arten von magnetischen Einschlussvorrichtungen und wird entwickelt, um das heiße Plasma zu enthalten , das für die Erzeugung kontrollierter thermonuklearer Fusionsenergie benötigt wird. Es ist der führende Kandidat für einen praktischen Fusionsreaktor. Magnetfelder werden zum Einschluss verwendet, da kein festes Material der extrem hohen Temperatur des Plasmas standhalten könnte

Daher dient das ganze Geschäft der Magnetfelder und der kollektiven Bewegung des Plasmas dazu, das Plasma auf seiner hohen Temperatur (150 Millionen Grad Celsius) zu halten, so dass die Fusion statistisch lokal stattfindet, während es umhergeht. Die kollektiven Rotationen des Plasmas haben nichts mit Fusion zu tun. Es ist die thermodynamische statistische Streuung von Kernen, die verschmelzen, und zwar in alle Richtungen.

Die Lebensdauer von Plasma hat mit den Materialien zu tun, die für den Tokamak verwendet werden, und es gibt eine Reihe von Studien, wenn man sucht.

Diese Antwort hier ist relevant:

In einem Tokamak-Reaktor bei kT = 15 keV ist das für Elektronen wirklich schnell: etwa 73 Millionen m/s oder fast ein Viertel der Lichtgeschwindigkeit. (Das bedeutet, dass wir tatsächlich die Maxwell-Boltzmann-Verteilung modifizieren müssen, um die Relativitätstheorie zu berücksichtigen; darauf gehe ich hier nicht ein.) Für Deuteriumkerne ist sie niedriger, etwa 850 km/s, weil sie schwerer sind.

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Die Massenflüssigkeitsgeschwindigkeit ist wahrscheinlich interessanter, so wie die Nettobewegung des Wassers in einem Fluss im Allgemeinen interessanter ist als die thermische Geschwindigkeit jedes Wassermoleküls. In einem Tokamak kann diese Flüssigkeitsrotation einige 10 km / s in der toroidalen Richtung betragen, bis zu vielleicht 100 km / s in heutigen Tokamaks (wie Alcator C-Mod oder DIII-D). ITER könnte toroidal mit mehreren hundert km/s rotieren.

Es gibt eine Handlung:

Geschwindigkeit von Tokamak-Plasma

Ich weiß, dass dies nichts mit der Fusionsmechanik zu tun hat, untersuche jedoch mögliche Größen und Formen von Reaktoren und möchte immer noch die durchschnittliche Entfernung wissen, die zurückgelegt wird, bevor die Wasserstoffkerne verschmelzen. Danke trotzdem für deinen Beitrag!
Schließlich, wie lange dauert es von der Plasmainjektion bis die ersten Kerne zu verschmelzen beginnen? Ich habe versucht, die Lebensdauer nachzuschlagen, konnte aber immer noch nichts finden. Danke!
Plasma wird nicht injiziert, zumindest wird es als Plasma injiziert, nachdem es aufgebaut und die Kerne beschleunigt wurden, bis die Schmelztemperatur erreicht ist. Zur Beschleunigung werden große mittlere freie Wege benötigt, damit keine Energie in Strahlung verloren geht. Nachdem die Fusionstemperatur erreicht ist, wird die Einspritzung durchgeführt, um verbrannten Brennstoff zu ersetzen, in Pellets für ITER iter.org/mach/FuelCycle
Wie lange dauert es, bis die Schmelztemperatur effektiv erreicht ist, wenn Sie mit dem Erhitzen im Tokamak beginnen?
Man würde die mittlere freie Weglänge benötigen, um abzuschätzen, wie lange ein Deuteron während der Kurven überleben würde.
Ich weiß es nicht, mein Wissen stammt nur vom Nachlesen, wenn ich Fragen habe. Ich habe gegoogelt und dies für ITER iter.org/sci/PlasmaHeating gefunden
Sie sollten Ihre Frage etwas korrigieren. (1) Plasma ist kein Teilchen, es besteht aus Teilchen. Sie meinen, wie oft ein Plasmaion vor der Fusion eine vollständige Schleife macht. (2) Plasma macht selbst keine Schleife. Plasma wird sowohl aus Elektronen als auch aus Ionen (verschiedene Arten von ihnen) gebildet, die unterschiedliche Verhaltensweisen aufweisen und sich im Allgemeinen gemeinsam in entgegengesetzte Richtungen bewegen.
@ Germán das OP stellt in der Hauptfrage nach einem einzelnen Kern. Und Plasma hat eine Massenbewegung (wie ein Flussfluss), wie ich in meiner Antwort zitiert habe
@annav Er fragt nicht nach der gesamten Plasmarotation: "Auf diesem Foto gehe ich davon aus, dass sich das Plasma auch in einer Schleife durch den Reaktor bewegt, da es sich um ein geladenes Teilchen handelt." Er verwechselt (a) Plasma mit einem geladenen Teilchen und (b) denkt, dass das gesamte Plasma als Teilchen direkt von Magnetspulenfeldern rotiert. Die tatsächliche Plasmarotation – ein Prozess, der nicht Gegenstand seiner Frage ist – hat neben Magnetfeldern eine Vielzahl von Ursachen und Antrieben: neutrale Strahlinjektion, turbulente Eigenprozesse, angelegte Resonanzfelder, MHD-Instabilitäten, Feldfehler usw.
@ Germán OK, ich habe auf den einzelnen Wasserstoffteil des Fragenteils geantwortet. Sie haben Recht, dass die Hauptfrage korrigiert werden sollte. bearbeitet, danke.
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