p Stellarators, máquinas sinuosas que abrigam reações de fusão, dependem de bobinas magnéticas complexas que são desafiadoras para projetar e construir. Agora, um físico do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) desenvolveu uma técnica matemática para ajudar a simplificar o projeto das bobinas, tornando os stellarators uma instalação potencialmente mais econômica para a produção de energia de fusão. p "Nosso principal resultado é que criamos um novo método para identificar os campos magnéticos irregulares produzidos pelas bobinas estelares, "disse o físico Caoxiang Zhu, autor principal de um artigo relatando os resultados em Fusão nuclear . "Esta técnica permite que você saiba com antecedência quais formatos e posicionamentos de bobinas podem prejudicar o confinamento magnético do plasma, prometendo um menor tempo de construção e custos reduzidos. "

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. Twisty, Stellarators em forma de cruller são uma alternativa aos tokamaks em forma de donut que são mais comumente usados ​​por cientistas que buscam replicar a fusão na Terra para um fornecimento virtualmente inesgotável de energia para gerar eletricidade.

p Um dos principais benefícios dos stellarators é a produção de plasmas altamente estáveis ​​que são menos sujeitos a interrupções prejudiciais em que os tokamaks podem incorrer. Mas a complexidade das bobinas estelares tem sido um fator que impede o desenvolvimento de tais instalações.

p As bobinas de um stellarator devem ser construídas e dispostas em torno da câmara de vácuo com muita precisão, já que desvios do melhor arranjo da bobina criam saliências e oscilações no campo magnético que degradam o confinamento magnético e permitem que o plasma escape. Esses campos magnéticos problemáticos podem ser facilmente causados ​​pelo posicionamento incorreto das bobinas magnéticas, portanto, os engenheiros estipulam tolerâncias estritas para esses componentes.

p "O grande desafio de construir estelares é descobrir como torná-los simples e econômicos, "disse o cientista-chefe do PPPL, Michael Zarnstorff." A pesquisa de Zhu é importante porque ele está tentando analisar de forma mais cuidadosa e quantitativa alguns dos determinantes do custo. Seus resultados sugerem que podemos simplificar a construção de stellarators e, assim, torná-los mais fáceis e baratos de construir, por não insistir em tolerâncias rígidas para coisas que não importam. "

p No passado, cientistas usaram simulações de computador para determinar qual posicionamento de bobina seria o melhor, verificar as reações do plasma a todas as configurações magnéticas possíveis antes que o stellarator fosse construído. Mas porque existem muitas maneiras de as bobinas variarem, "esta abordagem requer recursos de computação massivos e horas-homem, "disse Zhu." Neste artigo, propomos um novo método matemático para identificar rapidamente desvios perigosos da bobina que podem aparecer durante a fabricação e montagem. "

p O método se baseia em uma matriz Hessiana, uma ferramenta matemática que permite aos pesquisadores determinar quais variações das bobinas magnéticas podem fazer o plasma mudar suas propriedades. "A ideia é descobrir quais perturbações você realmente precisa controlar ou evitar, e que você pode ignorar, "Zhu disse.

p A equipe confirmou recentemente a precisão do novo método usando-o para analisar as colocações da bobina para uma configuração semelhante ao Columbia Non-Neutral Torus, uma pequena instalação de fusão operada pela Universidade de Columbia. Eles compararam os resultados aos produzidos por estudos anteriores baseados em métodos convencionais e descobriram que eles concordavam. A equipe está agora colaborando com pesquisadores na China para usar o método para otimizar a colocação da bobina no primeiro estelarador quase-axial chinês (CFQS), atualmente em construção.

p A nova técnica pode ajudar os cientistas a projetar melhores stellarators, Zhu disse. Isso poderia possibilitar maneiras de identificar um arranjo de bobina ideal que ninguém havia considerado antes.