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プラズマ物理学におけるトカマックマシンの役割は何ですか?

Tokamakマシンは、血漿物理学と融合研究において重要な役割を果たしています。 Tokamaksのいくつかの重要な役割は次のとおりです。

血漿の閉じ込め: Tokamaksは、熱いプラズマを閉じ込めるように設計されています。イオン化ガスで構成される物質の状態である血漿は、通常、ガスを非常に高い温度に加熱することによって生成されます。 Tokamaksは強力な磁場を使用して、トロイダル(ドーナッツ型)閉じ込め容器を形成します。これらの磁場は、プラズマが機械の壁と直接接触することを妨げ、エネルギーの損失と不純物を最小限に抑えます。

血漿加熱: Tokamaksは、さまざまな技術を使用して、プラズマを融合に関連する温度(摂氏1億度以上)に加熱します。 2つの一般的な加熱方法は、オーム加熱(血漿を通る電流を通過)と追加の加熱(中性ビーム注入、イオンサイクロトロン共鳴加熱、または電子サイクロトロン共鳴加熱など)です。融合反応が発生するために必要なエネルギー条件を達成するためには、血漿を加熱することが重要です。

現在のドライブ: Tokamaksは、その安定性と閉じ込めを維持するために、プラズマを流れるために連続電流を必要とします。この電流を駆動するために、Tokamaksは、ニュートラルビーム注入や無線周波数波などの非誘導電流駆動法を採用しています。これらの技術は、オーム加熱のみに依存することなく、プラズマ電流を維持するのに役立ちます。

診断と測定: Tokamaksには、血漿の特性を測定および分析するためのさまざまな診断システムが装備されています。これらの診断には、分光法、干渉法、偏光測定、粒子プローブが含まれます。彼らは、血漿密度、温度、回転、不純物の含有量に関する情報を提供し、科学者が血漿行動を研究し、融合条件を最適化できるようにします。

融合研究: Tokamaksは核融合研究の中心であり、核融合の力を清潔で豊富なエネルギー源として活用することを目的としています。核融合反応を制御された方法で達成し、維持することにより、Tokamaksは実行可能な融合反応器の開発に貢献します。研究者は、Tokamaksを使用して、さまざまなプラズマレジームを探索し、不安定性を調査し、血漿性能を最適化し、重要な融合物理学の原則を実証します。

レコードの成果: Tokamaksは、融合研究で重要なマイルストーンを達成しています。たとえば、ヨーロッパの共同トーラス(JET)は、1997年に25秒間16メガワットの記録的な融合出力を達成しました。最近では、中国の東(実験的高度な超伝導トカマック)トカマックは、2021年に1,056秒間高温血漿を維持するための新しい記録を樹立しました。

要約すると、Tokamakマシンは、高温血漿の閉じ込め、加熱、および研究のためのプラットフォームを提供することにより、血漿物理学に重要な役割を果たします。これらは、プラズマの行動の理解を促進し、潜在的な将来のエネルギーアプリケーションに対する制御された融合反応を達成することを目的とした、融合研究のための不可欠なツールです。

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