近日，彼得大帝圣彼得堡理工大學(xué)(SPbPU)的一組科學(xué)家在國際熱核反應(yīng)堆(ITER)項目的設(shè)計上取得了重要突破。這一成果由圣彼得堡理工大學(xué)“托卡馬克等離子體理論與建模”科學(xué)實驗室負(fù)責(zé)人弗拉基米爾·羅贊斯基向塔斯社透露。

據(jù)悉，圣彼得堡的物理學(xué)家在ITER項目歷史上首次對熱等離子體與反應(yīng)堆壁的相互作用進(jìn)行了復(fù)雜的計算。這些計算結(jié)果對于反應(yīng)堆的設(shè)計至關(guān)重要，項目管理層據(jù)此決定采用鎢墻替代原先計劃的鈹墻。

國際熱核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，其核心是一個托卡馬克裝置，通過磁場將等離子體加熱到超過1億度的高溫。同時，反應(yīng)堆壁的溫度也高達(dá)一萬度，這對結(jié)構(gòu)材料提出了極高的要求。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，俄羅斯專家開發(fā)了一種創(chuàng)新的擴展網(wǎng)格數(shù)學(xué)方法。

弗拉基米爾·羅贊斯基解釋道：“我們將計算域劃分為許多單元，這些單元現(xiàn)在可以相對于磁場任意定位。以前，這種方法是不可能實現(xiàn)的。”通過這種方法，研究人員能夠更精確地模擬等離子體的行為，同時考慮到反應(yīng)器的所有技術(shù)特征，包括凹槽、突起和放置的設(shè)備。

這些計算是在圣彼得堡理工大學(xué)和ITER項目的超級計算機上進(jìn)行的，每次計算都需要計算機系統(tǒng)連續(xù)運行一個月。所獲得的數(shù)據(jù)為精確模擬等離子體的行為提供了可能，為反應(yīng)堆的設(shè)計提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

羅贊斯基表示，由于輻射安全和經(jīng)濟可行性等方面的考慮，托卡馬克壁最初選擇的鈹材料被修改。圣彼得堡物理學(xué)家的計算證實了鎢作為替代材料的可靠性，這對于反應(yīng)堆的進(jìn)一步設(shè)計和建設(shè)具有重要意義。

國際熱核實驗堆是由俄羅斯、歐盟國家、美國、日本、中國、印度和韓國共同合作的項目，目前正在法國卡達(dá)拉切建設(shè)。該項目的目標(biāo)是展示熱核能工業(yè)化利用的可能性，并開發(fā)必要的技術(shù)流程。