p Físicos do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) descobriram informações valiosas sobre como o gás eletricamente carregado conhecido como "plasma" flui na borda dentro de dispositivos de fusão em forma de donut chamados "tokamaks". Os resultados marcam um sinal encorajador para o desenvolvimento de máquinas para produzir energia de fusão para gerar eletricidade sem criar resíduos perigosos de longo prazo. p O resultado corrobora parcialmente as descobertas anteriores do PPPL de que a largura da exaustão de calor produzida por reações de fusão poderia ser seis vezes maior, e, portanto, menos estreito, concentrado, e prejudicial, do que se pensava. "Essas descobertas são boas notícias para o ITER, "disse o físico do PPPL C.S. Chang, autor principal de uma descrição da pesquisa em Física dos Plasmas , referindo-se ao experimento de fusão internacional em construção na França. "Os resultados mostram que a exaustão de calor no ITER terá uma chance menor de prejudicar a máquina, "Disse Chang.

p Fusão, o poder que impulsiona o sol e as estrelas, é a fusão de elementos leves na forma de plasma - o quente, estado carregado de matéria composta de elétrons livres e núcleos atômicos - que produz energia. Cientistas de todo o mundo estão tentando replicar a fusão na Terra para um suprimento virtualmente inesgotável de energia para gerar eletricidade.

p O plasma superquente dentro dos tokamaks, que pode atingir centenas de milhões de graus, é confinado por campos magnéticos que mantêm o plasma longe das paredes das máquinas. Contudo, partículas e calor podem escapar dos campos de confinamento na "separatriz magnética" - a fronteira entre os plasmas confinados e não confinados magneticamente. Neste limite, as linhas de campo se cruzam no chamado ponto X, o local onde o calor residual e as partículas escapam e atingem um alvo chamado "placa divertor".

p As novas descobertas revelam o efeito surpreendente do ponto X no escapamento, mostrando que um aumento de carga elétrica semelhante a uma colina ocorre no ponto X. Esta colina elétrica faz com que o plasma circule ao seu redor, evitar que as partículas de plasma viajem entre as áreas a montante e a jusante das linhas de campo em um caminho reto. Em vez de, como carros manobrando em torno de um canteiro de obras, as partículas carregadas de plasma fazem um desvio ao redor da colina.

p Os pesquisadores produziram essas descobertas com XGC, um código de computador avançado desenvolvido com colaboradores externos no PPPL que modela o plasma como uma coleção de partículas individuais, em vez de um único fluido. O modelo, que mostrou que a conexão entre o plasma a montante localizado acima do ponto X e o plasma a jusante abaixo do ponto X se formou de uma forma não prevista por códigos mais simples, poderia levar a previsões mais precisas sobre o escapamento e tornar as futuras instalações de grande escala menos vulneráveis ​​a danos internos.

p "Este resultado mostra que o modelo anterior das linhas de campo envolvendo tubos de fluxo está incompleto, "disse Chang - referindo-se às áreas tubulares ao redor das regiões de fluxo magnético -" e que a compreensão atual da interação entre os plasmas a montante e a jusante não está correta. Nossa próxima etapa é descobrir uma relação mais precisa entre os plasmas upstream e downstream usando um código como o nosso. Esse conhecimento nos ajudará a desenvolver equações mais precisas e modelos reduzidos aprimorados, que na verdade já estão em andamento. "