Duas questões importantes que confrontam a energia de fusão de confinamento magnético estão permitindo que as paredes dos dispositivos que abrigam as reações de fusão sobrevivam ao bombardeio por partículas energéticas, e melhorar o confinamento do plasma necessário para as reações. No Departamento de Energia dos EUA (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), pesquisadores descobriram que revestir paredes de tokamak com lítio - uma luz, metal prateado - pode levar ao progresso em ambas as frentes.

Experimentos recentes no Experimento de Tokamak de Lítio (LTX), a primeira instalação a envolver totalmente o plasma com lítio líquido, mostraram que os revestimentos de lítio podem produzir temperaturas que permanecem constantes desde o núcleo central quente do plasma até a borda externa normalmente fria. As descobertas confirmaram as previsões de que altas temperaturas de borda e perfis de temperatura constantes ou quase constantes resultariam da capacidade do lítio de impedir que partículas de plasma dispersas chutassem - ou reciclassem - gás frio das paredes de um tokamak de volta para a borda do plasma.

Perto de 100 milhões de graus Celsius

Dispositivos Fusion irão operar perto de 100 milhões de graus Celsius, mais quente do que o núcleo de 15 milhões de graus do sol. A borda do plasma, a poucos metros do núcleo de 100 milhões de graus, será normalmente uns poucos milhares de graus relativamente frios, como o gás ionizado - ou plasma - dentro de uma lâmpada fluorescente. “Esta é a primeira vez que alguém mostra experimentalmente que a borda do plasma pode permanecer quente devido à redução da reciclagem, "disse o físico Dennis Boyle, autor principal de um artigo publicado online em 5 de julho na revista Cartas de revisão física . O suporte para este trabalho vem do DOE Office of Science.

Uma borda mais quente pode melhorar o desempenho do plasma de várias maneiras. Impedir que o gás reciclado resfrie a borda reduz a quantidade de aquecimento externo que deve ser aplicada para manter o plasma quente o suficiente para que a fusão ocorra, tornando um reator mais eficiente. "Se a borda estiver quente, ele expande o volume de plasma disponível para fusão, "Boyle disse, "e a falta de um gradiente de temperatura evita instabilidades que reduzem o confinamento do plasma."

Os pesquisadores realizaram este conjunto de experimentos com lítio sólido, Boyle explicou, mas uma camada de lítio líquido pode produzir resultados semelhantes. Os físicos há muito usam ambas as formas de lítio para revestir as paredes do LTX. Uma vez que o fluxo de lítio líquido pode absorver partículas quentes, mas não se desgasta ou racha quando atingido por elas, também reduziria os danos às paredes do tokamak - outro desafio crítico para a fusão.

Avançar

Os físicos realizaram pesquisas recentes antes de uma atualização do LTX, que atualmente está em andamento. A atualização adicionará um injetor de feixe neutro que abastecerá o núcleo do plasma e fornecerá mais aquecimento e densidade do plasma para testar se o lítio ainda pode manter a temperatura constante em condições mais próximas de um reator de fusão real.

Atingir perfis de temperatura constante tem sido um dos principais objetivos do LTX. Alcançar essa meta "dá evidências de um novo, regime de plasma potencialmente de alto desempenho para dispositivos de fusão, "escreveram os autores. O próximo passo será ver se tal regime pode ser alcançado.