CONFERENCEMHD plūsmu pētījumi kodolsintēzes reaktora blanketa modeļiem
Teksts un attēli: Ivars Krastiņš
Kodolsintēzes reaktoros būtiska nozīme kontrolēta, stabila procesa norisē ir siltuma aizvadīšanai, tāpēc to neatņemama sastāvdaļa ir šķidrā metāla blankets (ietvars), kurā šķidrā atrodas nepārtrauktā kustībā. Kustībā esošā vadošā šķidruma mijiedarbībā ar spēcīgo magnētisko lauku, kas notur karsto plazmu un neļauj tai saskarties ar reaktora iekšējām sienām, vidē inducējas elektriskais lauks un rodas strāvas. Tās, savukārt, kopā ar ārējo magnētisko lauku rada elektromagnētisko (EM) spēku, kas darbojas pretēji plūšanas virzienam, tādejādi bremzējot plūsmu un radot nevēlamus spiediena zudumus kanālā, kas negatīvi ietekmē konvektīvo siltuma pārnesi.
1. att. MHD plūsmas ātruma sadalījuma attīstība kanālā, palielinoties magnētiskā lauka vērtībai
Šajā nolūkā Fizikas institūtā tiek veikti vairāki atšķirīgi eksperimenti. To mērķis ir izpētīt magnetohidrodinamiskās (MHD) plūsmas īpašības kvadrātveida kanālos pie dažādām pieliktā ārējā magnētiskā lauka vērtībām un tuvu reālām darbības temperatūrām – 320°C.
2. att. Eksperimentālās iekārtas stends LU FI, Salaspilī
Ar eksperimentu vien nepietiek, vajadzīga arī skaitliskā modelēšana un ideālā gadījumā arī analītiskie aprēķini, kas validē eksperimentālos mērījumus.
Rezultātu sakritības gadījumā, pārliecinoties par skaitliskās metodes pareizību, iespējams variēt ar dažādiem parametriem un veikt skaitlisko simulāciju, neveicot eksperimentu, un gūt priekšstatu par konkrētā parametra ietekmi uz pētāmo procesu. Tāda ir šīs metodes priekšrocība.
3. att. Plūsmas ātruma (pa kreisi) un potenciāla (pa labi) sadalījums kanāla ceturtdaļā pie B=4T
Eksperimentālie MHD plūsmas pētījumi LU FI un skaitliskie rēķini LU FMF notiek sadarbībā ar Plazmas izpētes institūtu un Atomu izpētes centru Indijā, kura ir viena no ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) dalībvalstīm un piedalās tā veidošanā.
1. att. MHD plūsmas ātruma sadalījuma attīstība kanālā, palielinoties magnētiskā lauka vērtībai
Šajā nolūkā Fizikas institūtā tiek veikti vairāki atšķirīgi eksperimenti. To mērķis ir izpētīt magnetohidrodinamiskās (MHD) plūsmas īpašības kvadrātveida kanālos pie dažādām pieliktā ārējā magnētiskā lauka vērtībām un tuvu reālām darbības temperatūrām – 320°C.
2. att. Eksperimentālās iekārtas stends LU FI, Salaspilī
Ar eksperimentu vien nepietiek, vajadzīga arī skaitliskā modelēšana un ideālā gadījumā arī analītiskie aprēķini, kas validē eksperimentālos mērījumus.
Rezultātu sakritības gadījumā, pārliecinoties par skaitliskās metodes pareizību, iespējams variēt ar dažādiem parametriem un veikt skaitlisko simulāciju, neveicot eksperimentu, un gūt priekšstatu par konkrētā parametra ietekmi uz pētāmo procesu. Tāda ir šīs metodes priekšrocība.
3. att. Plūsmas ātruma (pa kreisi) un potenciāla (pa labi) sadalījums kanāla ceturtdaļā pie B=4T
Eksperimentālie MHD plūsmas pētījumi LU FI un skaitliskie rēķini LU FMF notiek sadarbībā ar Plazmas izpētes institūtu un Atomu izpētes centru Indijā, kura ir viena no ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) dalībvalstīm un piedalās tā veidošanā.