p Usando simulações de computador em grande escala, o grupo de pesquisa de Física de Plasma e Energia de Fusão do Departamento de Ciências Espaciais e Terrestres está fazendo contribuições importantes para o Joint European Torus (JET), o maior experimento de fusão atualmente em operação. As simulações fornecem informações sobre a turbulência do plasma e o transporte de plasmas que seriam impossíveis ou muito caros para estudar experimentalmente. p O grupo Plasma Physics and Fusion Energy está envolvido em vários projetos internacionais com o objetivo de realizar a fusão como uma fonte de energia. A pesquisa é feita principalmente em colaboração com o Joint European Torus (JET), o maior experimento de fusão atualmente em operação, e está focado na preparação para o início do reator de fusão experimental ITER que está sendo construído em Cadarache, França. Um dos projetos atuais está focado em entender como os núcleos de hidrogênio que participam da reação de fusão podem ser reabastecidos por injeção de pellets de hidrogênio.

p O JET é adequado exclusivamente para o estudo de questões do ITER devido ao seu tamanho e uma vez que compartilha muitas características do design do ITER, como uma parede metálica (berílio e tungstênio) e capacidade de trítio. O grupo de pesquisa Chalmers usa dados de experimentos JET para executar simulações de computador em grande escala da turbulência do plasma e do transporte associado de partículas e energia.

p "Esses experimentos numéricos nos permitem estudar a turbulência em um nível de detalhe que não é possível no experimento real. Também observamos o impacto das mudanças nos parâmetros do plasma que seriam impossíveis ou muito caros para estudar experimentalmente. A ferramenta que usamos para este é o código GENE, um código chamado giroquinético que evolui a função de distribuição de partículas em cinco dimensões espaciais e de velocidade, "explica Daniel Tegnered, Aluno de doutorado no grupo de Física de Plasmas e Energia de Fusão.

p Uma das questões cruciais para o ITER é como o reabastecimento com plasma deve ser realizado. As partículas do plasma serão inevitavelmente perdidas, tanto para a parede, uma vez que o confinamento de partículas não será perfeito, e também pelas próprias reações de fusão que consomem os núcleos de hidrogênio. Isso torna o abastecimento contínuo do plasma uma necessidade. Para ITER, o chamado abastecimento de pellets está previsto, em que pelotas contendo isótopos de hidrogênio apropriados são injetadas em alta velocidade no plasma. Contudo, os pellets não serão capazes de atingir a parte central do plasma com as maiores densidades e temperaturas antes de serem ablacionados. Isso perturbará os perfis de temperatura e densidade do plasma, causando uma "saliência" na densidade do plasma, conforme mostrado na imagem. Essas partículas devem então ser transportadas para o interior por difusão e convecção causadas pela turbulência.

p "Nossas simulações de descargas de JET alimentadas por pelotas mostraram que a turbulência sob certas condições pode ser estabilizada nesta região devido ao" aumento "na densidade e temperatura, "diz Daniel Tegnered.

p Outras simulações de condições mais semelhantes ao ITER também mostraram que uma proporção mais elevada de pressão de plasma para pressão magnética, um parâmetro importante para a viabilidade econômica de futuros reatores de fusão, também serve para estabilizar a turbulência nesta região. Isso, por sua vez, reduz o fluxo de partículas para dentro, potencialmente tornando o abastecimento de pelotas menos eficiente. Análises e simulações adicionais de descargas de JET do tipo ITER serão cruciais para o desenvolvimento bem-sucedido de cenários de plasma para o ITER.