Onderzoek onderzoekt het genereren van entropie door hydrodynamische menging in ICF-experimenten

Onderzoek uitgevoerd door Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) gaat nader in op entropie – een maat voor interne energie per eenheidstemperatuur die niet beschikbaar is om nuttig werk te doen – in experimenten bij de National Ignition Facility (NIF).

Het werk van LLNL-natuurkundige Peter Amendt is gemarkeerd als Editor’s Choice Plasmafysica, wat aangeeft dat het bestand niet kunnen Verhoog (of meet de wanorde of willekeur) van atomen mengen van waterstofbrandstof met koolstofcapsule met hoge dichtheid in NIF-implosie-experimenten kan resulteren in lagere brandstofdrukken dan gesimuleerd met behulp van belangrijke rekenhulpmiddelen. Elke drukverlaging kan het verloop van de manifestatie van hoge thermonucleaire energie beïnvloeden energie Winst (>5) op NIF.

Een overgang naar een pure gemengde toestand tussen thermonucleaire brandstof en een decarbonizer zou entropie kunnen genereren door het mengen van atomaire soorten, zei Amendt.

“Een dergelijke toename van entropie beperkt de hoeveelheid interne energie die kan worden omgezet in bruikbare mechanische energie voor brandstofcompressie”, zei hij. “De overgang van een heterogene, gemengde en tweecomponentenstroom naar een volledig gemengde vloeistoftoestand is momenteel niet opgenomen in de belangrijkste simulatietools.”

Sub-roostermengselmodellen worden inderdaad veel gebruikt in de huidige simulatietools om de effecten van mengen te modelleren die worden opgelegd over een hydrodynamisch onstabiele materiaalinterface op traagheidsopsluiting. fusie (ICF) prestaties. Het genereren van entropie door vermenging in de overgang van de twee toestanden onmiddellijk voor en nadat de mengovergang plaatsvindt, wordt echter in het algemeen niet meegenomen.

Amendt legde het werk uit door zich twee vaten voor te stellen met identieke gassen bij verschillende temperaturen, gescheiden door een verwijderbare scheidingswand die men mocht mengen.

“De verandering in entropie tussen de uiteindelijke gemengde toestand en de initiële niet-gemengde toestand hangt af van de verhouding van de begintemperaturen,” zei hij. “Beschouw nu het geval van de sectie die stationair is maar thermisch geleidend is. Uiteindelijk zullen de twee vaten in evenwicht komen met dezelfde eindtemperatuur als in het mengscenario.”

In het laatste geval wordt de entropie gegenereerd door geleiding over het membraan zonder enige deeltjesuitwisseling. Het proces voor het genereren van kruisgeleidings-entropie is goed ontworpen in de belangrijkste simulatietools, maar de vorige menggenererende processen temperatuur- Balanceren kan bijdragen aan de mate van ongewenste entropieproductie in een ICF-implosie.

Amendt zei dat het werk licht kan werpen op hoe mengentropie routinematig wordt opgenomen in belangrijke ontwerpcodes.

“Een dergelijk vermogen zou de rol van entropie-opwekking kunnen bepalen van het mengen in de empirisch afgeleide verslechterende brandstofdruk,” zei hij.