PL 
EnglishDomyślny
Українська🧲 Fuzja w polu magnetycznym: Tokamak — Czynnik bezpieczeństwa q i skręcenie linii pola
Symuluj toroidalne i poloidalne pola magnetyczne tokamaka skręcające się w helikalne linie pola. Dostrój siłę pola toroidalnego i prąd plazmy, obserwuj czynnik bezpieczeństwa q i zobacz, jak niestabilność kinkowa rozrywa plazmę, gdy q spada poniżej 1.
O tej symulacji
Ta symulacja pokazuje, jak toroidalne i poloidalne pole magnetyczne tokamaka łączą się w helikalne linie pola, które utrzymują gorącą plazmę z dala od ścianek. Czynnik bezpieczeństwa q — stosunek liczby okrążeń toroidalnych do poloidalnych linii pola — jest kluczową wielkością: gdy q spada poniżej 1, plazma staje się podatna na niestabilność kinkową, która może gwałtownie ją rozerwać.
🔬 Co przedstawia
Nakładające się pola toroidalne i poloidalne tworzące helikalne linie pola w torusie plazmy, z na żywo obliczanym czynnikiem bezpieczeństwa q na podstawie prądu plazmy i siły pola toroidalnego.
🎮 Jak korzystać
Dostrój suwaki siły pola toroidalnego i prądu plazmy, obserwuj, jak zmienia się skręcenie linii pola i wartość q, oraz zobacz niestabilność kinkową rozrywającą plazmę, gdy q spadnie poniżej 1.
💡 Czy wiesz, że?
Utrzymanie q powyżej 1 (a w praktyce znacznie wyżej na brzegu plazmy) jest jednym z podstawowych ograniczeń projektowych realnych tokamaków, takich jak ITER — zbyt niskie q prowadzi do gwałtownej utraty utrzymania plazmy w ciągu milisekund.
Najczęściej zadawane pytania
Czym jest czynnik bezpieczeństwa q w tokamaku?
Czynnik bezpieczeństwa q opisuje, ile razy linia pola magnetycznego okrąża torus w kierunku toroidalnym na każde jedno okrążenie w kierunku poloidalnym. Niskie q oznacza silne skręcenie linii pola i większe ryzyko niestabilności.
Co to jest niestabilność kinkowa?
Niestabilność kinkowa to zaburzenie plazmy, w którym kolumna prądu wygina się na boki niczym skręcony sznur, gdy skręcenie linii pola (czyli 1/q) staje się zbyt duże. Gdy q spada poniżej 1, plazma może gwałtownie stracić swój kształt równowagi.
Dlaczego tokamaki potrzebują zarówno pola toroidalnego, jak i poloidalnego?
Samo pole toroidalne nie wystarcza do utrzymania plazmy — cząstki dryfowałyby na zewnątrz. Dodanie pola poloidalnego (wytwarzanego przez prąd płynący w samej plazmie) tworzy helikalne linie pola, które uśredniają ten dryf i utrzymują plazmę z dala od ścianek.
Jak prąd plazmy wpływa na czynnik bezpieczeństwa?
Zwiększenie prądu plazmy zwiększa pole poloidalne, co zmniejsza q (silniejsze skręcenie). Zbyt wysoki prąd przy danej sile pola toroidalnego pcha q poniżej progu bezpieczeństwa i wywołuje niestabilność.
Dlaczego to ma znaczenie dla prawdziwej fuzji jądrowej?
Utrzymanie stabilnej plazmy przy wystarczająco wysokiej gęstości i temperaturze przez wystarczająco długi czas jest podstawowym wyzwaniem fuzji magnetycznej. Niestabilności takie jak kink ograniczają, jak agresywnie można sterować tokamakiem, zanim utrata utrzymania zniszczy reakcję fuzji.