Los científicos que buscan llevar la reacción de fusión que alimenta el sol y las estrellas a la Tierra deben mantener el plasma supercaliente libre de interrupciones. Ahora los investigadores del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE han descubierto un proceso que puedeayuda para controlar las interrupciones que se consideran más peligrosas.
La replicación de la fusión, que libera energía ilimitada al fusionar núcleos atómicos en el estado de la materia conocida como plasma, podría producir energía limpia y prácticamente ilimitada para generar electricidad para ciudades e industrias en todas partes. Por lo tanto, capturar y controlar la energía de fusión es un elemento científico y de ingeniería clavedesafío para los investigadores de todo el mundo.
Creando islas magnéticas
El hallazgo PPPL, reportado en Cartas de revisión física se enfoca en los llamados modos de desgarro: inestabilidades en el plasma que crean islas magnéticas, una fuente clave de disrupciones del plasma. Estas islas, estructuras en forma de burbuja que se forman en el plasma, pueden crecer y desencadenar eventos disruptivos que detienen la fusiónreacciones y daños a las instalaciones en forma de rosquilla llamadas "tokamaks" que albergan las reacciones.
Los investigadores descubrieron en la década de 1980 que el uso de ondas de radiofrecuencia RF para conducir la corriente en el plasma podría estabilizar los modos de desgarro y reducir el riesgo de interrupciones. Sin embargo, los investigadores no notaron pequeños cambios, o perturbaciones, enla temperatura del plasma podría mejorar el proceso de estabilización, una vez que se supera un umbral clave en el poder. El mecanismo físico que PPPL ha identificado funciona así :
El impacto general de este proceso crea lo que técnicamente se denomina "condensación de corriente de RF" o concentración de potencia de RF dentro de la isla que evita que crezca. "La deposición de potencia aumenta considerablemente", dijo Allan Reiman, físico teórico dePPPL y autor principal del artículo: "Cuando la deposición de energía en la isla supera un nivel umbral, hay un salto en la temperatura que fortalece enormemente el efecto estabilizador. Esto permite la estabilización de islas más grandes de lo que se creía posible".
Beneficioso para ITER
Este proceso puede ser particularmente beneficioso para ITER, el tokamak internacional en construcción en Francia para demostrar la viabilidad del poder de fusión. "Existe la preocupación de que las islas se agranden y causen interrupciones en ITER", dijo Reiman. "En conjunto, estas nuevaslos efectos deberían facilitar la estabilización de los plasmas ITER "
Reiman trabajó con el profesor Nat Fisch, director asociado de asuntos académicos en PPPL y coautor del informe. Fisch había demostrado en un documento histórico de la década de 1970 que las ondas de RF podían usarse para conducir corrientes para confinar los plasmas de tokamak a través de un proceso ahora llamado "RFunidad actual "
Fisch señala que "fue el documento innovador de Reiman en 1983 que predijo que estas corrientes de RF también podrían estabilizar los modos de corte. El uso del controlador de corriente de RF para la estabilización de los modos de corte fue quizás aún más crucial para el programa tokamak que el uso de estas corrientespara confinar el plasma ", dijo Fisch.
"Por lo tanto", dijo, "el artículo de Reiman de 1983 lanzó esencialmente campañas experimentales en tokamaks en todo el mundo para estabilizar los modos de rasgado". Además, agregó: "Significativamente, además de predecir la estabilización de los modos de rasgado por RF, el documento de 1983 tambiénseñaló la importancia de la perturbación de la temperatura en las islas magnéticas "
característica infravalorada
El nuevo documento analiza de nuevo el impacto de estas perturbaciones de temperatura en las islas, una característica que se ha subestimado desde que el documento de 1983 lo señaló. "Básicamente, retrocedimos 35 años para llevar ese pensamiento un poco más alláexplorando la física fascinante y las implicaciones más amplias de la retroalimentación positiva ", dijo Fisch." Resultó que estas implicaciones ahora podrían ser muy importantes para el programa tokamak hoy ".
Los teóricos comenzaron su trabajo reciente con un modelo simple y avanzaron a otros más complejos para abordar los problemas clave. Ahora planean producir una imagen más detallada con modelos aún más sofisticados. También están trabajando para sugerir campañas experimentales queexponga estos nuevos efectos. El apoyo para esta investigación proviene de la Oficina de Ciencia del DOE.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :