Os cientistas descobriram uma maneira notavelmente simples de suprimir uma instabilidade comum que pode interromper as reações de fusão e danificar as paredes dos reatores construídos para criar uma "estrela em uma jarra". As evidências, publicado em junho na revista Cartas de revisão física , derivam de experimentos realizados no National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U), no Laboratório de Física do Plasma de Princeton do Departamento de Energia (PPPL).

A instabilidade suprimida é chamada de eigenmode global de Alfvén (GAE) - um distúrbio semelhante a uma onda comum que pode causar o desaparecimento das reações de fusão. A supressão foi obtida com um segundo injetor de feixe neutro instalado recentemente como parte da atualização do NSTX-U. Apenas uma pequena quantidade de partículas altamente energéticas deste segundo injetor foi capaz de desligar os GAEs.

Semelhante a uma cobra ou dragão

Essas instabilidades são semelhantes a uma cobra ou dragão que engole a própria cauda. Agitando GAEs são as mesmas partículas de feixe neutro que aquecem o plasma, que são ionizados em elétrons e íons, ou núcleos atômicos, dentro do gás. Uma vez acionado por esses íons rápidos, os GAEs podem se levantar e expulsá-los, resfriar o plasma e interromper as reações de fusão.

Suprimindo essa excitação, havia feixes do segundo injetor, que fluem através do plasma em um ângulo de inclinação mais alto, em uma direção aproximadamente paralela ao campo magnético que confina o gás quente. Os físicos chamam esses feixes de "externos" para distingui-los dos feixes "internos" que o injetor NSTX-U original produz, que fluem através do plasma e do campo magnético de uma forma mais perpendicular.

A injeção do feixe externo suprimiu os GAEs em milissegundos. Íons rápidos do feixe combinados com os do feixe interno para aumentar a densidade dos íons e alterar sua distribuição no plasma. A alteração repentina reduziu o gradiente, ou declive, da densidade de íons, sem o qual os GAEs eram incapazes de se formar e ondular através do plasma.

Boas notícias para o desenvolvimento de fusão

Esses resultados notáveis ​​foram uma boa notícia para o desenvolvimento da fusão. "Normalmente, quando você injeta partículas energéticas, você aumenta as instabilidades, "disse Jonathan Menard, chefe de pesquisa em NSTX-U. "O fato de que o segundo feixe neutro foi capaz de desligá-los variando a distribuição de íons rápidos com uma pequena quantidade de partículas fornece flexibilidade à nossa pesquisa e é uma descoberta bem-vinda."

O resultado validou as previsões de um código de computador chamado "HYM, "desenvolvido pela física do PPPL Elena Belova, e pode ser útil para o ITER, a instalação de fusão internacional em construção na França para demonstrar a capacidade de confinar um plasma em chamas e produzir 10 vezes mais energia do que consome.

"Esta pesquisa demonstra a supressão de GAEs com apenas uma pequena população de partículas energéticas, "disse o físico Eric Fredrickson, autor principal do artigo de jornal. "Dá a confiança de que, ao usar este código, previsões razoáveis ​​de estabilidade do GAE podem ser feitas para o ITER. "