p Na busca pela energia de fusão, os cientistas passaram décadas experimentando maneiras de tornar o combustível de plasma quente e denso o suficiente para gerar uma potência de fusão significativa. No MIT, pesquisadores têm focado sua atenção no uso de aquecimento de radiofrequência (RF) em experimentos de fusão de confinamento magnético, como o tokamak Alcator C-Mod, que concluiu sua execução final em setembro de 2016. p Agora, usando dados de experimentos C-Mod, pesquisadores de fusão no Plasma Science and Fusion Center (PSFC) do MIT, junto com colegas na Bélgica e no Reino Unido, criaram um novo método de aquecimento de plasmas de fusão em tokamaks. O novo método resultou no aumento de traços de íons para energias de megaeletronvolt (MeV) - uma ordem de magnitude maior do que a alcançada anteriormente.

p "Essas faixas de energia mais altas estão na mesma faixa dos produtos de fusão ativada, "O cientista pesquisador do PSFC John C. Wright explica." Ser capaz de criar tais íons energéticos em um dispositivo não ativado - não fazendo uma grande quantidade de fusão - é benéfico, porque podemos estudar como os íons com energias comparáveis ​​aos produtos da reação de fusão se comportam, quão bem eles seriam confinados. "

p A nova abordagem, recentemente detalhado no jornal Física da Natureza , usa um combustível composto por três espécies de íons:hidrogênio, deutério, e traços (menos de 1 por cento) de hélio-3. Tipicamente, plasma usado para pesquisa de fusão em laboratório seria composto de duas espécies de íons, deutério e hidrogênio ou deutério e He-3, com o deutério dominando a mistura em até 95 por cento. Os pesquisadores concentram sua energia nas espécies minoritárias, que aquece a energias muito mais altas devido à sua fração menor da densidade total. No novo esquema de três espécies, toda a energia de RF é absorvida por apenas uma pequena quantidade de He-3 e a energia iônica é aumentada ainda mais - para a gama de produtos de fusão ativados.

p Wright se inspirou para prosseguir esta pesquisa depois de assistir a uma palestra em 2015 sobre este cenário por Yevgen Kazakov, um pesquisador do Laboratório de Física do Plasma em Bruxelas, Bélgica, e o principal autor do artigo da Nature Physics. Wright sugeriu que o MIT testasse essas ideias usando Alcator C-Mod, com Kazakov e seu colega Jef Ongena colaborando de Bruxelas.

p No MIT, O cientista pesquisador do PSFC Stephen Wukitch ajudou a desenvolver o cenário e executar o experimento, enquanto o Professor Miklos Porkolab contribuiu com sua experiência em aquecimento RF. O cientista de pesquisa Yijun Lin foi capaz de medir a estrutura de onda complexa no plasma com o diagnóstico de imagem de contraste de fase (PCI) exclusivo do PSFC, que foi desenvolvido nas últimas duas décadas pela Porkolab e seus alunos de pós-graduação. O cientista pesquisador Ted Golfinopoulos apoiou o experimento rastreando o efeito dos íons na faixa do MeV nas medições das flutuações plasmáticas.

p Os resultados bem-sucedidos no C-Mod forneceram uma prova de princípio, o suficiente para atrair cientistas do Joint European Torus (JET) do Reino Unido, O maior dispositivo de fusão da Europa, interessado em reproduzir os resultados. Como JET, O C-Mod operava com força de campo magnético e pressão de plasma comparável ao que seria necessário em um futuro dispositivo capaz de fusão. Os dois tokamaks também tinham recursos diagnósticos complementares, tornando possível para o C-Mod medir as ondas envolvidas na complexa interação onda-partícula, enquanto o JET foi capaz de medir diretamente as partículas do intervalo MeV.

p John Wright elogia a colaboração.

p "O pessoal do JET tinha diagnósticos de partículas energéticas muito bons, para que eles pudessem medir diretamente esses íons de alta energia e verificar se eles realmente estavam lá, "ele diz." O fato de termos uma teoria básica realizada em dois dispositivos diferentes em dois continentes resultou em um papel forte. "

p Porkolab sugere que a nova abordagem pode ser útil para a colaboração do MIT com o stellarator Wendelstein 7-X no Instituto Max Planck de Física de Plasma em Greifswald, Alemanha, onde a pesquisa está em andamento em uma das questões fundamentais da física:quão bem os íons energéticos relevantes para a fusão são confinados. O artigo da Nature Physics também observa que os experimentos podem fornecer informações sobre o fluxo abundante de íons He-3 observado em explosões solares.