Uma equipe de pesquisadores de fusão conseguiu provar que íons energéticos com energia na faixa de mega elétron volt (MeV) são confinados em um plasma pela primeira vez em sistemas helicoidais. Isso promete o confinamento da partícula alfa (íon hélio) necessário para realizar a energia de fusão em um reator helicoidal.

A reação deutério-trítio em um plasma de alta temperatura será usada em reatores de fusão no futuro. Partículas alfa com energia de 3,5 MeV são geradas pela reação de fusão. As partículas alfa transferem sua energia para o plasma, e este aquecimento de partículas alfa sustenta a condição de plasma de alta temperatura necessária para a reação de fusão. Para realizar tal plasma, que é chamado de plasma em chamas, os íons energéticos na faixa de MeV devem estar fortemente confinados no plasma.

Simulações numéricas previram os resultados favoráveis ​​do confinamento do íon MeV em um plasma em sistemas helicoidais que têm a vantagem de operação em estado estacionário em comparação com sistemas tokamak. Contudo, a demonstração do confinamento do íon MeV por experimento não foi relatada. Recentemente, o estudo foi bastante avançado por um experimento de confinamento de íons MeV realizado na operação de deutério do Large Helical Device (LHD), que é propriedade do National Institute for Fusion Science (NIFS), Institutos Nacionais de Ciências Naturais (NINS), no Japão. Em plasmas de deutério, Tritões de 1 MeV (íons de trítio) são criados por reações de fusão deutério-deutério. Os tritões têm comportamento semelhante às partículas alfa geradas em um futuro plasma em combustão.

O grupo de pesquisa liderado pelo Professor Assistente Kunihiro Ogawa e Professor Mitsutaka Isobe do NIFS realizou o experimento de confinamento de tritão MeV em LHD. Os tritões confinados no plasma sofrem uma reação secundária e emitem nêutrons de alta energia por reação de fusão com deutérios de fundo (íons de deutério). O grupo de pesquisa desenvolveu o detector para medição seletiva dos nêutrons de alta energia para avaliar o desempenho do confinamento do íon MeV. Os nêutrons de alta energia foram medidos para diferentes configurações de campo magnético. Quando o eixo do campo magnético é deslocado para dentro, o confinamento de íons MeV mostra melhor desempenho. O resultado obtido por este estudo comprova o conceito de confinamento de íons MeV pela primeira vez em sistemas helicoidais. Isso, por sua vez, promete lançar luz sobre o confinamento da partícula alfa necessário para realizar a energia de fusão em um reator helicoidal.