A fusão pode ser o futuro da energia limpa. Da mesma forma que o sol força reações entre os elementos leves, como o hidrogênio, para produzir elementos pesados ​​e energia térmica, a fusão na Terra pode gerar eletricidade, aproveitando o poder das reações elementais. O problema é controlar a uniformidade da taxa de densidade do isótopo de hidrogênio no plasma de fusão - a sopa de elementos que se fundirá e produzirá energia.

Uma equipe de pesquisa no Japão alcançou um entendimento chave desse processo que pode auxiliar no futuro desenvolvimento e uso do plasma de fusão.

Eles publicaram seus resultados em 14 de janeiro em Cartas de revisão física .

Os pesquisadores se concentraram em uma proporção de isótopos de hidrogênio, ou versões variadas de peso de hidrogênio, em plasma produzido no Large Helical Device (LHD) no National Institute for Fusion Science (NIFS). O plasma consistia em hidrogênio e deutério, que pesa o dobro do hidrogênio. Ao compreender como esse plasma se mistura, os pesquisadores podem começar a prever como o plasma futuro consistindo de deutério e trítio, que pesa três vezes mais que o hidrogênio, pode se comportar.

"No núcleo do plasma de fusão, é mais desejável ter uma divisão uniforme entre deutério e trítio porque dá o maior poder de fusão, "disse o autor do artigo Katsumi Ida, professor do National Institute for Fusion Science e da Graduate University for Advanced Studies. "Contudo, podemos apenas controlar a razão de isótopos na borda do plasma, não no núcleo. Procuramos investigar se a razão isotópica é uniforme em toda a mistura. Se não for, podemos torná-lo uniforme? "

Ida e sua equipe descobriram que a uniformidade é determinada pela forma como os isótopos se movem. Referido como um estado turbulento, os isótopos afetados pela turbulência do gradiente de temperatura do íon (ITG) eram muito mais uniformes do que os isótopos submetidos à turbulência do modo de elétrons presos (TEM).

"O estado dominante de ITG é muito mais favorável no plasma de fusão, "Disse Ida." Vimos a formação de um perfil de não mistura e sua transição para um estado isotópico uniforme no plasma, associado ao aumento da turbulência propagando-se ao longo do gradiente de temperatura do íon. "

A turbulência ITG envolve um gradiente de temperatura compatível com os campos magnéticos que confinam o plasma de fusão. Os isótopos se movem mais se estiverem na extremidade mais quente, permitindo que os isótopos se misturem mais uniformemente. De acordo com Ida, essa compreensão pode ajudar os pesquisadores a controlar a uniformidade do plasma e aumentar o poder das misturas de isótopos de plasma de fusão.

Os pesquisadores planejam estudar uniformidade em outros íons, inclusive no hélio - um elemento produzido pela reação de fusão entre o deutério e o trítio.