Un desafío clave para capturar y controlar la energía de fusión en la Tierra es mantener la estabilidad del plasma, el gas cargado eléctricamente que alimenta las reacciones de fusión, y mantenerlo a millones de grados de calor para lanzar y mantener las reacciones de fusión. Este desafío requiere el control magnéticoislas, estructuras en forma de burbuja que se forman en el plasma en instalaciones de fusión tokamak en forma de rosquilla. Estas islas pueden crecer, enfriar el plasma y provocar interrupciones la liberación repentina de energía almacenada en el plasma que puede detener las reacciones de fusión y gravementedañar las instalaciones de fusión que los albergan.
Control de isla mejorado
La investigación realizada por científicos de la Universidad de Princeton y del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de EE. UU. DOE apunta a un mejor control de las problemáticas islas magnéticas en ITER, el tokamak internacional en construcción en Francia y otras instalaciones de fusión futuraseso no puede permitir grandes interrupciones. "Esta investigación podría abrir la puerta a esquemas de control mejorados que antes se consideraban imposibles de obtener", dijo Eduardo Rodríguez, un estudiante graduado en el Programa Princeton en Física de Plasma y primer autor de un artículo en Física de plasma que informa los resultados.
La investigación da seguimiento al trabajo previo de Allan Reiman y Nat Fisch, que identificaron un nuevo efecto llamado "condensación de corriente de RF [radiofrecuencia]" que puede facilitar enormemente la estabilización de las islas magnéticas. Lo nuevo Física de plasma el trabajo muestra cómo hacer un uso óptimo del efecto. Reiman es miembro distinguido de investigación en PPPL y Fisch es profesor de la Universidad de Princeton y director del Programa Princeton en Física de Plasma y Director Asociado de Asuntos Académicos en PPPL.
Las reacciones de fusión combinan elementos de luz en forma de plasma, el estado de la materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos, para generar cantidades masivas de energía en el sol y las estrellas. Los científicos de todo el mundo buscan reproducir el proceso enTierra para un suministro prácticamente inagotable de energía segura y limpia para generar electricidad para toda la humanidad.
El nuevo documento, basado en un modelo analítico simplificado, se enfoca en el uso de ondas de RF para calentar las islas y conducir la corriente eléctrica que hace que se encojan y desaparezcan. Cuando la temperatura sube lo suficiente, pueden ocurrir interacciones complicadas que conducen aEfecto de condensación de corriente de RF, que concentra la corriente en el centro de la isla y puede mejorar en gran medida la estabilización. Pero a medida que aumenta la temperatura y el gradiente de temperatura entre el borde más frío y el interior caliente de la isla aumenta, el gradientepuede generar inestabilidades que hacen que sea más difícil aumentar aún más la temperatura.
Punto-contrapunto
Este punto-contrapunto es un indicador importante de si las ondas de RF lograrán su objetivo de estabilización. "Analizamos la interacción entre la condensación actual y el aumento de la turbulencia del gradiente que crea el calentamiento para determinar si el sistema está estabilizado o no,"Rodríguez dice." Queremos que las islas no crezcan ". El nuevo documento muestra cómo controlar la potencia y el objetivo de las olas para hacer un uso óptimo del efecto de condensación de corriente de RF, teniendo en cuenta las inestabilidades. Centrarse en esto puede conducir apara mejorar la estabilización de los reactores de fusión ", dijo Rodríguez.
Los investigadores ahora planean introducir nuevos aspectos en el modelo para desarrollar una investigación más detallada. Estos pasos incluyen el trabajo realizado para incluir el efecto de condensación en los códigos de computadora para modelar el comportamiento de las ondas de RF lanzadas y su verdadero efecto. La técnica seríafinalmente se utilizará en el diseño de esquemas óptimos de estabilización de islas
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Original escrito por John Greenwald. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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