Los científicos que usan campos magnéticos para embotellar y controlar en la Tierra las reacciones de fusión que alimentan al sol y las estrellas deben corregir cualquier error en la forma de los campos que contienen las reacciones. Tales errores producen desviaciones de la forma simétrica de los campos eninstalaciones de fusión tokamak con forma de rosquilla que pueden tener un impacto perjudicial en la estabilidad y el confinamiento del gas de plasma caliente y cargado que alimenta las reacciones.
Investigadores dirigidos por científicos del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de EE. UU. DOE han encontrado pruebas claras de la presencia de campos de error en la ejecución inicial de 10 semanas del Experimento Nacional Torus Esférico - Actualización NSTX-U, la instalación emblemática de fusión en el laboratorio. El método de detección exhaustivo que utilizaron podría proporcionar lecciones para la corrección de errores en futuros dispositivos de fusión como ITER, la gran instalación internacional de fusión en construcción en Francia para demostrar la practicidad de la energía de fusión controlada.
Fusion alimenta el sol y las estrellas
Fusion, el poder que impulsa el sol y las estrellas, es la fusión de elementos de luz en forma de plasma, el estado caliente y cargado de materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos, que genera cantidades masivas de energía.en todo el mundo buscan replicar la fusión en la Tierra para un suministro de energía prácticamente inagotable para generar electricidad.
En PPPL, los investigadores han reunido una combinación de datos experimentales, medición detallada de la posición de los imanes y modelado por computadora de la respuesta del plasma para localizar la fuente de los campos de error NSTX-U. El análisis descubrió un espectrode pequeños campos de error, un resultado inevitable del hecho de que un tokamak no puede ser perfectamente simétrico, pero la mayoría tuvo un impacto fácilmente corregible en el plasma. Sin embargo, se destacó un hallazgo importante: una ligera desalineación de las bobinas magnéticas que se desmoronanel centro del tokamak y produzca los campos que se envuelven horizontalmente, o "toroidalmente", alrededor del interior de la embarcación.
La pista que buscaban los científicos
Esta desalineación fue la pista que los científicos habían buscado. "Buscamos la fuente del error con el mayor impacto en el plasma", dijo el físico Nate Ferraro, primer autor de la investigación que informó la búsqueda y el descubrimiento Fusión nuclear . "Lo que encontramos fue una pequeña desalineación de las bobinas de la consola central con la carcasa que las encierra".
La leve desalineación generó errores que resonaron en el comportamiento del plasma. Entre los problemas estaba un efecto de frenado y bloqueo que evitaba que el borde del plasma girara, y aumentaba el calentamiento localizado en los componentes enfrentados al plasma dentro del tokamak.
El descubrimiento de la desalineación siguió al apagado del tokamak para reparaciones continuas a raíz de una falla de la bobina. Los hallazgos de desalineación ahora se están utilizando "para impulsar nuevos requisitos de tolerancia de ingeniería para NSTX-U a medida que se reconstruye", señalaron los investigadoresdichos requisitos requieren una mayor tolerancia entre la columna central y la carcasa que la encierra. La tolerancia más estrecha reduciría la desviación de la alineación óptima de los dos componentes a menos de dos centésimas de pulgada a lo largo del eje vertical del centroapilar.
Según los autores, el ajuste aliviará las preocupaciones sobre el aumento del calentamiento localizado y reducirá el frenado y el bloqueo magnéticos. Tales desarrollos mejorarían la estabilidad del plasma. "Cada tokamak está preocupado por los campos de error", dijo Ferraro ".Lo que estamos tratando de hacer es optimizar el NSTX-U ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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