¿Cómo se inicia una reacción de fusión, el proceso que enciende el sol y las estrellas, en la Tierra? Como encender un fósforo para encender un fuego, primero se produce plasma, el estado de la materia compuesto por electrones libres y núcleos atómicos que alimenta la fusiónreacciones y elevarlo a temperaturas que rivalizan con el sol en cientos de milisegundos.
Los físicos del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de EE. UU. DOE, que trabajan con investigadores del Centro Culham para Energía de Fusión CCFE en el Reino Unido, han construido un marco de simulación para desarrollar y probar la puesta en marcha de plasmarecetas para la Actualización del Experimento Nacional Torus Esférico NSTX-U en PPPL y la Actualización de Tokamak Esférica Mega Amperio MAST-U en CCFE. "Esta es una herramienta para ayudar al operador a diseñar una receta de inicio exitosa antes de sentarse enel asiento del conductor en NSTX-U o MAST-U ", dijo el físico Devon Battaglia, quien lidera el equipo de operadores en el experimento NSTX-U y es autor principal de un artículo que describe el modelo en la revista Fusión nuclear .
Fusión de partículas de plasma
Fusion fusiona partículas de plasma para liberar cantidades masivas de energía. Científicos de todo el mundo buscan replicar el proceso celestial para producir un suministro de energía seguro, limpio y prácticamente inagotable para generar electricidad.
La receta típica para formar un plasma en dispositivos de fusión magnética llamados tokamaks comienza aplicando voltaje a través de un gas inyectado en un campo magnético fuerte. El gas se convierte en plasma en unos pocos milisegundos y se calienta rápidamente hasta millones de grados. Creando la mejor recetaPara una puesta en marcha exitosa se requiere un ajuste fino de la presión del gas con una evolución constante de los campos eléctricos y magnéticos, una tarea delicada que corresponde al operador.
La nueva capacidad de simulación permite a los operadores lograr rápidamente ese equilibrio, reduciendo significativamente la cantidad de tiempo que se pasa ejecutando experimentos para encontrar una receta que funcione.
Los investigadores derivaron y validaron los modelos en el marco de simulación contra los datos recopilados de experimentos anteriores en el NSTX-U y su predecesor, y el predecesor de MAST-U. Battaglia trabajó en estrecha colaboración con los físicos de CCFE para desarrollar el nuevo modelo, haciendo eldocumentará un esfuerzo conjunto y viajará allí nuevamente para el inicio programado de MAST-U.
"El desglose del plasma es un hito clave para MAST-U y el trabajo de Devon proporciona información valiosa sobre la mejor ruta para lograr el inicio", dijo el físico Andrew Thornton, operador principal de MAST-U y coautor del artículo. "Tener la experiencia de Devon enel sitio cuando reiniciemos será inmensamente valioso ya que él ha realizado experimentos similares en NSTX-U que pueden guiar los esfuerzos en MAST-U ".
Proporcionando nuevas ideas
El desarrollo del modelo proporciona nuevos conocimientos sobre el inicio de tokamaks esféricos como NSTX-U y MAST-U, que tienen forma de manzanas con núcleo en lugar de la forma de rosquilla de tokamaks convencionales más ampliamente utilizados. El proceso de armarEl marco de simulación también ha contribuido a los esfuerzos para desarrollar herramientas computacionales para la primera operación de ITER, el tokamak internacional en construcción en Francia para demostrar la practicidad de la energía de fusión.
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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