p Os cientistas que usam campos magnéticos para engarrafar e controlar na Terra as reações de fusão que alimentam o Sol e as estrelas devem corrigir quaisquer erros na forma dos campos que contêm as reações. Tais erros produzem desvios da forma simétrica dos campos em instalações de fusão tokamak tipo donut que podem ter um impacto prejudicial na estabilidade e confinamento do quente, gás de plasma carregado que alimenta as reações. p Pesquisadores liderados por cientistas do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) encontraram evidências claras da presença de campos de erro na execução inicial de 10 semanas do Experimento Nacional de Toro Esférico - Atualização (NSTX-U) , a principal instalação de fusão no laboratório. O método de detecção exaustivo que eles usaram pode fornecer lições para correção de erros em dispositivos de fusão futuros, como ITER, a grande instalação de fusão internacional em construção na França para demonstrar a praticidade da energia de fusão controlada.

p A fusão alimenta o sol e as estrelas

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 gera grandes quantidades de energia. Cientistas de todo o mundo estão tentando replicar a fusão na Terra para um suprimento virtualmente inesgotável de energia para gerar eletricidade.

p No PPPL, pesquisadores reuniram uma combinação de dados experimentais, medição detalhada da posição dos ímãs, e modelagem por computador da resposta do plasma para localizar a fonte dos campos de erro NSTX-U. A análise revelou um espectro de pequenos campos de erro - um resultado inevitável do fato de que um tokamak não pode ser perfeitamente simétrico - mas a maioria teve um impacto facilmente corrigível no plasma. Contudo, uma descoberta importante se destacou:um ligeiro desalinhamento das bobinas magnéticas que correm pelo centro do tokamak e produzem os campos que envolvem horizontalmente - ou "toroidalmente" - ao redor do interior do recipiente.

p A pista que os cientistas procuraram

p Esse desalinhamento foi a pista que os cientistas procuraram. “Procuramos a origem do erro com maior impacto no plasma, "disse o físico Nate Ferraro, primeiro autor da pesquisa que relatou a pesquisa e descoberta em Fusão nuclear . "O que descobrimos foi um pequeno desalinhamento das bobinas da pilha central com o invólucro que as envolve."

p O ligeiro desalinhamento gerou erros que ressoaram no comportamento do plasma. Entre os problemas estava um efeito de travamento e travamento que impedia a rotação da borda do plasma, e aumento do aquecimento localizado nos componentes voltados para o plasma dentro do tokamak.

p A descoberta do desalinhamento ocorreu após o desligamento do tokamak para reparos em andamento na sequência de uma falha da bobina. As descobertas de desalinhamento agora estão sendo usadas "para conduzir novos requisitos de tolerância de engenharia para NSTX-U conforme ele é reconstruído, "disseram os pesquisadores. Tais requisitos exigem tolerância mais estreita entre a pilha central e o invólucro que a envolve. A tolerância mais estreita reduziria o desvio do alinhamento ideal dos dois componentes para menos de dois centésimos de polegada ao longo do eixo vertical da pilha central.

p O ajuste aliviaria as preocupações sobre o aumento do aquecimento localizado e reduziria a frenagem e travamento magnéticos, de acordo com os autores. Esses desenvolvimentos melhorariam, portanto, a estabilidade do plasma. "Todo tokamak se preocupa com os campos de erro, "Ferraro disse." O que estamos tentando fazer é otimizar o NSTX-U. "

p Parceria com experimentos

p Os resultados demonstram a relação entre o Departamento de Teoria PPPL e o experimento NSTX-U, disse Amitava Bhattacharjee, quem dirige a Teoria. "Este é um excelente exemplo do programa NSTX-U-Theory Partnership que tem sido benéfico tanto para o NSTX-U quanto para os Departamentos de Teoria do PPPL, e que continua mesmo quando o NSTX-U está em recuperação, "Bhattacharjee disse.

p Membros da equipe de pesquisa incluíam cientistas do PPPL, Laboratório Nacional Sandia, Laboratório Nacional de Atômica e Oak Ridge. O DOE Office of Science financiou o trabalho.