p A fusão combina elementos leves na forma de plasma - "o quente, estado carregado de matéria composta de elétrons livres e núcleos atômicos - "para gerar grandes quantidades de energia. Uma das maneiras pelas quais os cientistas ajudam a aquecer o plasma é injetando feixes de partículas energéticas em tokamaks para fornecer energia suficiente para que as partículas de plasma superem a repulsão mútua e se fundem. As partículas injetadas, Contudo, também pode produzir ondas que fazem com que a energia do plasma vaze dos campos magnéticos que o confinam, resfriar o plasma e ajudar a extinguir as reações de fusão. Portanto, é benéfico para o desenvolvimento da energia de fusão suprimir essas ondas. p Pesquisadores do Laboratório de Física do Plasma de Princeton (PPPL) desenvolveram novas ferramentas matemáticas para prever quando as ondas estarão presentes e poderão resfriar o plasma. Mais importante, as expressões matemáticas predizem que um segundo feixe injetado em um ângulo diferente do feixe original suprimirá o efeito indesejado das ondas, fornecer novos métodos para manter o confinamento do plasma. Esse segundo feixe (Figura 1) foi instalado no National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U) no PPPL.

p Os físicos do PPPL executaram simulações de computador detalhadas para modelar os experimentos nos quais as ondas foram observadas. Os resultados estão de acordo com os dados de experimentos com o predecessor do NSTX-U.

p "Esses resultados não explicam apenas as observações das ondas em experimentos anteriores, mas também indicam como evitar o impacto negativo das ondas usando diferentes misturas dos dois feixes no NSTX-U que injetam partículas energéticas em diferentes ângulos, "diz Jeff Lestz, um estudante de graduação trabalhando no projeto no PPPL.

p Os cientistas do PPPL agora planejam comparar suas previsões com outros experimentos de fusão em tokamaks, como o DIII-D National Fusion Facility, em que as vigas são instaladas em diferentes orientações e ângulos de injeção. Sem esse entendimento detalhado, os cientistas não podem prever com segurança como aquecer efetivamente o plasma, afetando o projeto das instalações de fusão e potencialmente limitando o desempenho da fusão em dispositivos de fusão tokamak.