Um código de computador usado por físicos em todo o mundo para analisar e prever experimentos tokamak agora pode aproximar o comportamento de núcleos atômicos altamente energéticos, ou íons, em plasmas de fusão com mais precisão do que nunca. O novo recurso, desenvolvido pelo físico Mario Podestà no Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE), equipou o código conhecido como TRANSP com um subprograma que simula o movimento que leva à perda de íons energéticos causada por instabilidades no plasma que alimentam as reações de fusão. O código, cujo nome é derivado do termo "transporte, "está alojado na PPPL.

Podestà modelou os íons altamente energéticos que são usados ​​para aquecer o plasma. Essas partículas, que os físicos injetam como átomos neutros, são ionizados dentro do plasma e aumentam sua energia térmica. O modelo também pode ser aplicado a partículas energéticas geradas por fusão em futuros tokamaks.

Os físicos precisam prever e minimizar a perda desses íons do plasma em instalações em formato de donut chamadas tokamaks para atingir um alto nível de desempenho. A perda repentina pode interromper as reações de fusão e danificar os componentes voltados para o plasma. Prever e controlar a perda de calor será crucial para o ITER, o tokamak internacional em construção na França, em que as temperaturas devem chegar a 150 milhões de graus Celsius, ou 10 vezes o calor do centro do sol.

Os resultados do Podestà baseiam-se na pesquisa que ele conduziu em 2015. "O trabalho original com meu modelo focava na reprodução, modelagem, e interpretar resultados de experimentos existentes, "disse ele." Este novo trabalho explora a possibilidade de usar esse mesmo modelo para prever o transporte de partículas energéticas em experimentos futuros. "

A revisão, relatado em julho no jornal Física do plasma e fusão controlada , emprega um subprograma chamado "modelo de chute" para simular o movimento de íons rápidos causados ​​por instabilidades no plasma. O modelo de chute captura apenas a quantidade mínima de física necessária para simular esse fenômeno específico.

O subprograma permite a conclusão de cálculos em questão de horas, em vez de semanas ou meses. Usar o modelo de chute significa sacrificar alguma precisão, mas permite que os pesquisadores obtenham resultados mais rapidamente. "Essa é a compensação, "Podestà disse. O apoio para esta pesquisa vem do DOE's Office of Science (Fusion Energy Sciences).

Podestà testou sua versão modificada comparando-a com os dados produzidos pelo National Spherical Torus Experiment (NSTX) do PPPL antes de sua atualização. O código modificado previu níveis de transporte de partículas energéticas que estavam de acordo com os experimentos do NSTX.

A nova abordagem sugere que, com outras modificações, essas previsões podem se tornar mais confiáveis ​​com apenas um aumento limitado no tempo de computação. "A questão antes desta pesquisa era se podemos prever o que acontecerá em experimentos futuros, com um mínimo de informações anteriores, "Podestà disse." Agora parece que podemos, e esses resultados favoráveis ​​motivam novas melhorias no modelo. "