Os blobs podem causar estragos no plasma necessário para as reações de fusão. Esta turbulência em forma de bolha incha na borda dos plasmas de fusão e drena o calor da borda, limitando a eficiência das reações de fusão em instalações de fusão em formato de donut chamadas de "tokamaks". Pesquisadores do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) descobriram agora uma correlação surpreendente das bolhas com as flutuações do campo magnético que confina as reações de fusão de combustível de plasma no núcleo do dispositivo.

Novo aspecto de compreensão

Uma investigação mais aprofundada desta correlação e seu papel na perda de calor dos reatores de fusão magnética ajudará a produzir na Terra a energia de fusão que alimenta o sol e as estrelas. "Esses resultados adicionam um novo aspecto à nossa compreensão da perda de calor da borda do plasma em um tokamak, "disse o físico Stewart Zweben, autor principal de um artigo na Physics of Plasmas que os editores selecionaram como artigo de destaque. "Este trabalho também contribui para a nossa compreensão da física dos blobs, que pode ajudar a prever o desempenho dos reatores de fusão tokamak. "

As reações de fusão combinam elementos leves na forma de plasma - o quente, estado carregado de matéria composta de elétrons livres e núcleos atômicos que constituem 99% do universo visível - para produzir grandes quantidades de energia. Os cientistas estão procurando criar e controlar a fusão na Terra como uma fonte de segurança, energia limpa e virtualmente ilimitada para gerar eletricidade.

Os pesquisadores do PPPL descobriram a ligação surpreendente no ano passado ao reanalisar experimentos feitos em 2010 no National Spherical Torus Experiment (NSTX) - o precursor do atual National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U). As bolhas e flutuações no campo magnético, chamada de atividade "magnetohidrodinâmica (MHD)", se desenvolvem em todos os tokamaks e são tradicionalmente vistos como independentes uns dos outros.

Pista surpresa

A primeira pista para a correlação foi a notável regularidade da trajetória de grandes bolhas, que viajam aproximadamente à velocidade de uma bala de rifle, em experimentos analisados ​​em 2015 e 2016. Essas bolhas normalmente se movem aleatoriamente no que é chamado de "camada de raspagem" na borda do plasma tokamak, mas, em alguns casos, todas as grandes bolhas se espalharam quase no mesmo ângulo e velocidade. Além disso, o tempo entre o aparecimento de cada grande bolha na borda do plasma era quase sempre o mesmo, coincidindo virtualmente com a frequência da atividade MHD dominante na borda do plasma.

Os pesquisadores então rastrearam os sinais de diagnóstico dos blobs e da atividade MHD em relação uns aos outros para medir o que é chamado de "coeficiente de correlação cruzada, "que eles usaram para avaliar um conjunto de experimentos NSTX de 2010. Aproximadamente 10 por cento desses experimentos mostraram uma correlação significativa entre as duas variáveis.

Os cientistas então analisaram várias causas possíveis da correlação, mas não conseguiu encontrar nenhuma explicação convincente. Para entender e controlar esse fenômeno, Zweben disse, mais análises de dados e modelagem terão que ser feitas - talvez por leitores do Física dos Plasmas papel.