p Um obstáculo importante para os pesquisadores de fusão é entender a turbulência, as ondulações e redemoinhos que podem fazer com que o plasma superaquecido que alimenta as reações de fusão vaze calor e partículas e evite que a fusão ocorra. Compreender e reduzir a turbulência facilitará o desenvolvimento da fusão como um seguro, fonte limpa e abundante de energia para a geração de eletricidade a partir de usinas de todo o mundo. p No Departamento de Energia dos EUA (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), os cientistas montaram um grande banco de dados de medições detalhadas da estrutura bidimensional (2-D) da turbulência de plasma de borda tornada visível por uma técnica de diagnóstico conhecida como imagiologia de sopro de gás. As duas dimensões, medido dentro de um dispositivo de fusão chamado tokamak, representam a estrutura radial e vertical da turbulência.

p Dê um passo em direção a uma compreensão mais plena

p "Este estudo é um passo incremental em direção a uma compreensão mais completa da turbulência, "disse o físico Stewart Zweben, autor principal da pesquisa publicada na revista Física dos Plasmas . "Isso poderia nos ajudar a entender como a turbulência funciona como a principal causa do vazamento do confinamento do plasma."

p A fusão ocorre naturalmente no espaço, fundir os elementos de luz no plasma para liberar a energia que alimenta o sol e as estrelas. Na terra, pesquisadores criam fusão em instalações como tokamaks, que controlam o plasma quente com campos magnéticos. Mas a turbulência freqüentemente faz com que o calor vaze de seu confinamento magnético.

p Os cientistas do PPPL agora investigaram além das caracterizações publicadas anteriormente de turbulência e analisaram os dados para se concentrar nas correlações espaciais 2-D dentro da turbulência. Esta correlação fornece pistas sobre a origem do comportamento turbulento que causa o calor e o vazamento de partículas, e servirá como uma base adicional para testar simulações de turbulência em computador contra evidências empíricas.

p Estudando 20 descargas de plasma

p O artigo estudou 20 descargas de plasma escolhidas como uma amostra representativa daquelas criadas no National Spherical Torus Experiment (NSTX) do PPPL antes de sua atualização recente. Em cada uma dessas descargas, uma nuvem de gás iluminou a turbulência perto da borda do plasma, onde a turbulência é de interesse especial. Os puffs, uma fonte de átomos neutros que brilham em resposta às mudanças de densidade dentro de uma região bem definida, permitiu aos pesquisadores ver as flutuações na densidade da turbulência. Uma câmera rápida registrou a luz resultante a uma taxa de 400, 000 quadros por segundo em um tamanho de quadro de imagem de 64 pixels de largura por 80 pixels de altura.

p Zweben e co-autores realizaram análises computacionais dos dados da câmera, determinar as correlações entre diferentes regiões dos quadros à medida que os redemoinhos turbulentos se moviam por eles. "Estamos observando os padrões da estrutura espacial, "Zweben disse." Você pode compará-lo com a estrutura das nuvens à deriva. Algumas nuvens grandes podem se aglomerar ou pode haver um intervalo apenas com o céu claro. "

p Visão detalhada da turbulência

p As correlações fornecem uma visão detalhada da natureza da turbulência do plasma. "Coisas simples sobre turbulência, como seu tamanho e escala de tempo, são conhecidas há muito tempo, "disse o físico do PPPL Daren Stotler, um co-autor do artigo. "Essas simulações mergulham profundamente em outro nível para observar como a turbulência em uma parte do plasma varia em relação à turbulência em outra parte."

p Nos gráficos resultantes, uma cruz azul indica o ponto de foco para um cálculo; as áreas vermelhas e amarelas ao redor da cruz são regiões nas quais a turbulência está evoluindo de forma semelhante à turbulência no ponto focal. Ainda mais longe, pesquisadores descobriram regiões nas quais a turbulência está mudando em oposição às mudanças no ponto focal. Essas regiões mais distantes são mostradas como tons de azul nos gráficos, com a cruz amarela indicando o ponto com a correlação mais negativa.

p Por exemplo, se as imagens em vermelho e amarelo fossem uma região de turbulência de alta densidade, as imagens em azul indicavam baixa densidade. “O aumento da densidade deve vir de algum lugar, "disse Zweben." Talvez das regiões azuis.

p Daqui para frente, o conhecimento dessas correlações pode ser usado para prever o comportamento da turbulência em plasma confinado magneticamente. O sucesso do esforço pode aprofundar a compreensão de uma causa fundamental da perda de calor das reações de fusão.