Una forma en que los científicos buscan llevar a la Tierra el proceso de fusión que alimenta el sol y las estrellas es atrapar el gas de plasma caliente y cargado dentro de un dispositivo de bobina magnética con forma de bucle de desayuno. Pero el dispositivo, llamado un stellarator, debe ser precisamentediseñado para evitar que el calor escape del núcleo de plasma donde alimenta las reacciones de fusión. Ahora, los investigadores del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de EE. UU. DOE han demostrado que un código informático avanzado podría ayudar a diseñar estelares que limiten lo esencialcalentar más efectivamente.
El código, llamado XGC-S, abre nuevas puertas en la investigación de estellaradores. "El resultado principal de nuestra investigación es que podemos usar el código para simular el comportamiento de plasma temprano o lineal y turbulento en los estelladores", dijo PPPLel físico Michael Cole, autor principal del artículo que informa los resultados en Física de plasma . "Esto significa que podemos comenzar a determinar qué forma de estellarador contiene mejor el calor y más eficientemente mantiene las condiciones para la fusión".
Fusion combina elementos de luz en forma de plasma, el estado caliente y cargado de materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos, y genera cantidades masivas de energía en el sol y las estrellas. Los científicos apuntan a replicar la fusión en dispositivos en la Tierrapara un suministro prácticamente inagotable de energía segura y limpia para generar electricidad.
Los científicos de PPPL simularon el comportamiento del plasma dentro de las máquinas de fusión que parecen una rosquilla pero con pellizcos y deformaciones que hacen que el dispositivo sea más eficiente, un tipo de forma conocida como cuasi-eje asimétrico. Los investigadores utilizaron una versión actualizada de XGC, unCódigo avanzado desarrollado en PPPL para modelar la turbulencia en instalaciones de fusión en forma de rosquilla llamadas tokamaks, que tienen una geometría más simple. Las modificaciones de Cole y sus colegas permitieron que el nuevo código XGC-S también modelara plasmas en forma geométrica.stellarators más complicados.
Las simulaciones mostraron que un tipo de perturbación limitado a un área pequeña puede volverse complejo y expandirse para llenar un espacio más grande dentro del plasma. Los resultados mostraron que XGC-S podría simular este tipo de plasma estelarizador con mayor precisión de lo que era posible anteriormente.
"Creo que este es el comienzo de un desarrollo realmente importante en el estudio de la turbulencia en los stellarators", dijo David Gates, jefe del Departamento de Proyectos Avanzados de PPPL. "Abre una gran ventana para obtener nuevos resultados".
Los hallazgos demuestran la modificación exitosa del código XGC para simular turbulencias en estellaradores. El código puede calcular la turbulencia en estelladores desde el núcleo de plasma hasta el borde, proporcionando una imagen más completa del comportamiento del plasma.
"La turbulencia es uno de los principales mecanismos que hace que el calor se escape de los plasmas de fusión", dijo Cole. "Debido a que los estellaradores se pueden construir en una mayor variedad de formas que los tokamaks, podríamos encontrar formas que controlen la turbulencia mejor quelos tokamaks sí. Buscarlos mediante la construcción de muchos experimentos grandes es demasiado costoso, por lo que necesitamos grandes simulaciones para buscarlos virtualmente ".
Los investigadores planean modificar XGC-S aún más para producir una visión aún más clara de cómo la turbulencia causa la fuga de calor. Cuanto más completa sea una imagen, más cerca estarán los científicos de simular experimentos de estelladores en el reino virtual ". Una vez que tenga una precisióncódigo y una computadora poderosa, cambiar el diseño del stellarator que estás simulando es fácil ", dijo Cole.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Original escrito por Raphael Rosen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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