Badania dotyczą generowania entropii w wyniku mieszania hydrodynamicznego w eksperymentach ICF

Badania prowadzone w Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) przyglądają się bliżej entropii — mierze energii wewnętrznej na jednostkę temperatury, której nie można wykonać użytecznej pracy — w eksperymentach prowadzonych w National Ignition Facility (NIF).

Praca fizyka LLNL Petera Amendta została oznaczona jako Wybór Redakcji Fizyka plazmy, co wskazuje, że plik niezdolny do Zwiększ (lub zmierz nieporządek lub losowość) atomów mieszać paliwa wodorowego z materiałem kapsuły węglowej o dużej gęstości w eksperymentach implozji NIF może skutkować niższym ciśnieniem paliwa niż symulowane przy użyciu kluczowych narzędzi obliczeniowych. Każdy spadek ciśnienia może wpłynąć na przebieg manifestacji wysokiej energii termojądrowej energia Zysk (>5) na NIF.

Amendt powiedział, że przejście do czystego stanu mieszanego między paliwem termojądrowym a dekarbonizatorem może generować entropię w wyniku mieszania form atomowych.

„Taki wzrost entropii ogranicza ilość energii wewnętrznej, którą można przekształcić w użyteczną energię mechaniczną do kompresji paliwa” – powiedział. „Przejście z niejednorodnego, mieszanego i dwuskładnikowego przepływu do stanu w pełni mieszanego płynu nie jest obecnie uwzględnione w głównych narzędziach symulacyjnych”.

Rzeczywiście, modele mieszanin podsieciowych są szeroko stosowane w obecnych narzędziach symulacyjnych do modelowania efektów mieszania nałożonych na hydrodynamicznie niestabilną powierzchnię styku materiału na bezwładność. połączenie (ICF). Jednak generalnie nie uwzględnia się wytwarzania entropii w wyniku mieszania w przejściu z dwóch stanów bezpośrednio przed i po przejściu mieszania.

Amendt wyjaśnił swoją pracę, wyobrażając sobie dwa naczynia z identycznymi gazami w różnych temperaturach, oddzielone wyjmowaną przegrodą, która umożliwiała mieszanie.

„Zmiana entropii między końcowym stanem mieszanym a początkowym stanem niezmieszanym zależy od stosunku temperatur początkowych” – powiedział. „Teraz rozważmy przypadek sekcji, która jest nieruchoma, ale jest przewodząca ciepło. Ostatecznie oba zbiorniki osiągną równowagę w tej samej temperaturze końcowej, co w scenariuszu mieszania”.

W tym drugim przypadku entropia jest generowana przez przewodzenie przez membranę bez jakiejkolwiek wymiany cząstek. Proces generowania entropii krzyżowej jest dobrze zaprojektowany w głównych narzędziach symulacyjnych, ale poprzednie procesy generowania mieszania temperatura Równoważenie może zwiększyć poziom niepożądanej produkcji entropii w implozji ICF.

Amendt powiedział, że prace mogą rzucić światło na sposób, w jaki entropia mieszania jest rutynowo włączana do kluczowych kodów projektowych.

„Taka zdolność może określać rolę mieszania w wytwarzaniu entropii w empirycznie wywnioskowanych pogarszających się ciśnieniach paliwa” – powiedział.