p Turbulência, a perturbação violenta e indisciplinada do plasma, pode evitar que o plasma fique quente o suficiente para alimentar as reações de fusão. Há muito tempo, uma preocupação intrigante dos pesquisadores é o impacto na turbulência dos átomos reciclados das paredes dos tokamaks que confinam o plasma. Esses átomos são neutros, o que significa que eles não têm carga e, portanto, não são afetados pelo campo magnético do tokamak ou turbulência de plasma, ao contrário dos elétrons e íons - ou núcleos atômicos - no plasma. Ainda, experimentos sugeriram que os átomos neutros podem estar aumentando significativamente a turbulência do plasma de borda, daí o interesse teórico em seus efeitos. p Na primeira tentativa de física básica para estudar o impacto dos átomos, físicos do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) modelaram como os neutros reciclados, que surgem quando o plasma quente atinge as paredes de um tokamak, aumentar a turbulência impulsionada pelo que é chamado de "gradiente de temperatura de íons" (ITG). Este gradiente está presente na borda de um plasma de fusão em tokamaks e representa a transição do núcleo quente do plasma para o limite mais frio adjacente às superfícies do material circundante.

p Código de computador em escala extrema

p Os pesquisadores usaram o código cinético XGC1 em escala extrema para realizar a simulação, que representou o primeiro passo para explorar as condições gerais criadas pelos neutros reciclados. "Simular a turbulência do plasma na região da borda é bastante difícil, "disse o físico Daren Stotler." O desenvolvimento do código XGC1 nos permitiu incorporar a física de partículas neutras básicas em cálculos cinéticos de computador, em multiescala, com turbulência microscópica e dinâmica de fundo em macroescala, "ele disse." Isso não era possível anteriormente. "

p Os resultados, relatado no jornal Fusão nuclear em julho, mostraram que os átomos neutros aumentam a turbulência ITG de duas maneiras:

• Primeiro, eles resfriam o plasma no pedestal, ou barreira de transporte, na borda do plasma e, assim, aumentar o gradiente ITG.
• Próximo, eles reduzem o cisalhamento, ou diferente, taxas de rotação do plasma. A rotação cortada diminui a turbulência e ajuda a estabilizar os plasmas de fusão.

p Comparação com experimentos

p Daqui para frente, os pesquisadores planejam comparar os resultados de seu modelo com observações experimentais, uma tarefa que exigirá simulações mais completas que incluem outros modos de turbulência. Os resultados podem levar a uma melhor compreensão da transição de plasmas de baixo confinamento para alto confinamento, ou modo H - o modo em que se espera que os futuros tokamaks operem. Os pesquisadores geralmente consideram a reciclagem mais baixa, e, portanto, menos neutros, como propício para a operação no modo H. Este trabalho também pode levar a uma melhor compreensão do desempenho do plasma no ITER, a instalação de fusão internacional em construção na França, em que a reciclagem neutra pode diferir daquela observada em tokamaks existentes.