Un requisito clave para futuras instalaciones que apuntan a capturar y controlar en la Tierra la energía de fusión que impulsa el sol y las estrellas es predicciones precisas de la presión del plasma: el gas caliente y cargado que alimenta las reacciones de fusión dentro de tokamaks en forma de rosquillaque albergan las reacciones. El centro de estas predicciones es pronosticar la presión que la capa de raspado, la delgada tira de gas en el borde del plasma, ejerce sobre el desviador, el dispositivo que extrae el calor residual de las reacciones de fusión.
Investigadores del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de EE. UU. DOE han desarrollado nuevos conocimientos sobre la física que rige el equilibrio de presión en la capa de raspado. Este equilibrio debe garantizar que la presión del plasma en todo elEl tokamak es lo suficientemente alto como para producir una reacción de fusión en gran medida autocalentable. El equilibrio también debe limitar el impacto potencialmente dañino del calor y las partículas de plasma que golpean el desviador y otros componentes del tokamak orientados al plasma.
"Los supuestos simples anteriores sobre el equilibrio de presión en la capa de raspado están incompletos", dijo el físico de PPPL Michael Churchill, autor principal de a Fusión nuclear documento que describe los nuevos hallazgos. "Los códigos que simulan la capa de raspado a menudo han desechado aspectos importantes de la física, y el campo está comenzando a reconocer esto".
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.buscan replicar la fusión en la Tierra para un suministro de energía prácticamente inagotable para generar electricidad.
Factores clave
Los colegas de Churchill y PPPL determinaron los factores clave detrás del equilibrio de presión al ejecutar el código de computadora XGCa de última generación en las supercomputadoras Cori y Edison en el Centro Nacional de Investigación Científica de Energía NERSC, una Oficina de Ciencia del DOEFacilidad de usuario: el código trata el plasma a un nivel cinético detallado o de movimiento de partículas en lugar de hacerlo como un fluido
Entre las características clave encontradas se encontraba el impacto de la deriva masiva de iones, un impacto que los códigos anteriores han ignorado en gran medida. Dichas derivaciones "pueden desempeñar un papel integral", escribieron los autores, y "son muy importantes para tener en cuenta".
También se consideró importante en el momento o el equilibrio de presión los efectos de las partículas cinéticas debido a que los iones tienen diferentes temperaturas dependiendo de su dirección. Dado que la temperatura de los iones es difícil de medir en la capa de raspado, el documento dice: "Deben realizarse mayores esfuerzos de diagnóstico para medir con precisión la temperatura y los flujos de iones y así permitir una mejor comprensión del papel de los iones en el SOL ".
Los nuevos hallazgos podrían mejorar la comprensión de la presión de la capa de raspado en el desviador, dijo Churchill, y podrían conducir a pronósticos precisos para el experimento internacional ITER en construcción en Francia y otros tokamaks de próxima generación.
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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