حبس البلازما

الخطوة 1: فهم زمن الحبس (τ) يُعرَّف زمن حبس البلازما (τ) بأنه مقدار الوقت الذي تستغرقه الطاقة لتفلت من البلازما. كلما زاد τ، زادت كفاءة الاحتفاظ بالطاقة. في مفاعلات الاندماج النووي، يجب أن يكون τ كبيراً كافياً لتحقيق شرط لوسون. العلاقة الأساسية هي: τ = E / P، حيث E هي الطاقة الكلية المخزنة في البلازما (بالجول) و P هي القدرة المفقودة (بالواط). هذا المقياس يُستخدم كمعامل أداء في أبحاث الاندماج.

الخطوة 2: إدخال طاقة البلازما (plasmaEnergy) أدخل قيمة الطاقة الإجمالية المخزنة في البلازما بوحدة الجول. هذه الطاقة تشمل الطاقة الحركية للأيونات والإلكترونات. يمكن الحصول عليها من قياسات كثافة البلازما ودرجة حرارتها عبر معادلة: E = (3/2) n k_B T V، لكن في هذا المُحسِب نستخدم القيمة المباشرة. كلما زادت الطاقة، زاد زمن الحبس بنفس النسبة.

الخطوة 3: إدخال قدرة التسخين (heatingPower) أدخل قيمة القدرة المفقودة من البلازما بوحدة الواط. في المفاعلات التجريبية، تُقاس القدرة المفقودة عبر أجهزة مثل المُزدوجات الحرارية أو أجهزة قياس الأشعة السينية. هذه القدرة تمثل معدل هروب الطاقة من البلازما إلى الجدران. انخفاض القدرة المفقودة (أي عزل أفضل) يؤدي إلى زيادة زمن الحبس.

الخطوة 4: حساب زمن الحبس (τ) يقوم المُحسِب بقسمة طاقة البلازما على قدرة التسخين: τ = plasmaEnergy / heatingPower. الناتج يكون بوحدة الثانية. إذا كانت النتيجة صغيرة جداً (أقل من 0.1 ثانية) فهذا يشير إلى حبس ضعيف، بينما القيم الكبيرة (أكثر من 1 ثانية) مرغوبة في مفاعلات الاندماج التجارية.

الخطوة 5: تفسير النتيجة قارن زمن الحبس المحسوب بشرط لوسون (n τ T) لمعرفة ما إذا كانت البلازما قريبة من الاشتعال. على سبيل المثال، في مفاعل ITER، زمن الحبس المتوقع حوالي 3-6 ثوانٍ للوصول إلى الاندماج المستدام. إذا كان τ منخفضاً جداً، قد تحتاج إلى تحسين العزل المغناطيسي أو زيادة التسخين.