Uma nova abordagem coleta a luz emitida pelo plasma devido à interação com um feixe de deutério neutro injetado e transmite a luz aos espectrômetros. A emissão devido ao deutério é isolada ajustando os espectrômetros para o comprimento de onda restante de uma linha espectral de deutério visível. (a) A equipe simulou o processo que conduz ao espectro medido para cada uma das linhas de visão diagnóstica (cinza) para corrigir vários efeitos na medição. (b) Comparações entre o deutério corrigido e a rotação do carbono comumente medida mostram grandes diferenças perto da borda do plasma. Crédito:Shaun Haskey, Laboratório de Física de Plasma de Princeton
Pela primeira vez, os cientistas estão medindo a rotação do plasma principal (deutério) na região da borda de um dispositivo de fusão. Novas medições espectroscópicas combinadas com simulação espectroscópica de última geração tornaram essa medição possível. A rotação observada na borda do plasma é substancialmente maior do que se pensava anteriormente com base nas medições dos elementos de impureza no plasma.
A maior rotação é potencialmente uma boa notícia para o ITER e futuros reatores. Porque? A rotação do plasma é benéfica para o desempenho da fusão, melhorando a estabilidade e o confinamento. Pesquisas futuras usarão essas medições para desenvolver teorias aprimoradas de fluxo de plasma em reatores de fusão.
Cientistas do Laboratório de Física de Plasma de Princeton trabalhando no DIII-D National Fusion Facility, em cooperação com cientistas da General Atomics e da Universidade da Califórnia em Irvine, estão fazendo novas medições diretas do fluxo de plasma em massa (íon deutério) próximo ao limite dos plasmas de fusão a quente. O método é um avanço. Anteriormente, os cientistas inferiram que a maior parte do plasma fluía com base no fluxo de impurezas. Contudo, o fluxo de impurezas não é um guia confiável próximo à borda do plasma. As medições espectroscópicas da rotação do deutério revelam que a velocidade do fluxo do plasma pode ser consideravelmente maior do que cálculos baseados no fluxo de impurezas de carbono no plasma. A equipe obteve as novas medições após a instalação de novas ópticas para coletar a luz emitida por íons de deutério interceptando os feixes neutros e realizando simulações 3-D computacionalmente intensas que permitem a interpretação quantitativa do complexo espectro de fotoemissão de múltiplos componentes.
A medição direta do fluxo de plasma em massa está fornecendo aos pesquisadores informações sem precedentes sobre o mecanismo de geração de fluxo em plasmas de fusão. A rotação é benéfica em plasmas de fusão, e os experimentos atuais geralmente geram rotação por meio da injeção de feixes neutros que aumentam a rotação do plasma. Contudo, um reator de fusão terá uma fonte relativamente fraca de momentum externo, por isso é particularmente importante compreender o mecanismo de fluxo autogerado observado e suas implicações em reatores futuros, como ITER. O fato de que o fluxo de plasma em massa é maior do que o esperado com base nas medições de impureza é potencialmente uma boa notícia para o ITER, pois pode ser necessário menos fluxo gerado externamente para atingir o mesmo fluxo de plasma.
