系统的稳定性与控制
精选
精选
2013-1-14 21:57
阅读：8352
标签：系统, 稳定性, 自由能, 梯度
新年伊始，照例是最忙的时候。半月没有写什么字。今天有几分钟时间，写一点这几天总结的研究体会。
一个系统的不稳定性，源于自由能。自由能源于物理量（或者描述一个普遍系统的参量）的“梯度”，梯度越大，系统里面储存的自由能就越多！梯度大到一定程度，系统就会“失稳”——自由能就会找到一种途径快速释放出来。这个一定程度，就是系统的稳定性阈值。
梯度是什么？就是参数的“差”比上产生这种“差”的“距离”：比如函数F(x)的梯度dF/dx，dF是“差”，dx是“距”。有“差距”，就有自由能。“差距”大到一定程度，就导致不稳定性。
过去60年，前30年我们主要做“维稳”——找出各种不稳定性的阈值，想办法把它们统统稳定住。
后来发现不可能：要达到Lawson判据，就要提高中心的密度n和温度T，也就是说中心压强p=nkT一定要高。但是同时边缘上温度一定要低（不能把真空室的壁烧化了）！密度也要低（以降低粒子通量）。所以dp就一定要大！而且装置的大小（dx)越小越好——半径小一倍，体积小八倍，造价就低一个数量级！所以梯度dp/dx就越来越大！自由能越来越多！一定会有各种不稳定性——躲不掉！
怎么办？只好放弃“维稳”，想办法寻找低强度释放自由能的渠道——控制不稳定性！
原来是千方百计抑制不稳定性，结果憋呀憋呀，最后来一个crash,甚至disruption！
怎么控制？要放！在disruption发生前，自由能还没有堆积很高，就想办法释放——用高频、小幅度的释放来代替长时间“稳定”之后给你来一个大幅度释放——毁灭性的不稳定性爆发。
现在用来对付ELM的方法也是如此——把长周期、大幅度的I类ELM想办法变成高频（短周期）、小幅度的grass类型的ELM，甚至QH模的均衡释放。
自由能的经常性释放，不仅可以避免大幅度的crash或者disruption，而且可以排除杂质和ash（另一个有意思的题目）。
“维稳”思维和“堵”很相似，“可控制的自由能释放”（简称“控放”）有点“导”的意思。
从“维稳”到“控放”——这就是60年聚变研究的主要成果。
尽管是物理，却也是一般性的道理。
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自王晓钢科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-39346-653116.html?mobile=1
收藏
当前推荐数：20
推荐到博客首页
网友评论35 条评论
