Imagine um vento forte soprando contra uma árvore até que ela seja derrubada. Tal ação imitaria o processo que faz com que explosões de calor prejudiciais chamadas modos localizados de borda (ELMs) surjam em instalações de fusão chamadas tokamaks, que os cientistas usam para desenvolver na Terra a energia de fusão que alimenta o sol e as estrelas. Essas explosões de calor normalmente ocorrem quando a pressão na borda do gás de plasma quente que alimenta as reações de fusão atinge um pico, fazendo com que o calor entre em erupção contra as paredes do tokamak, muito parecido com uma árvore finalmente tombando com um vento crescente.

Contudo, pesquisadores do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) descobriram recentemente que as explosões de calor às vezes podem ocorrer durante a recuperação das erupções - fornecendo novas informações sobre o que as desencadeia. As evidências, com base em dados coletados de experimentos anteriores no DIII-D National Fusion Facility que a General Atomics opera para o DOE em San Diego, Califórnia, poderia ajudar a domar os processos potencialmente prejudiciais.

Rede de ondas

"Juntando os pontos, descobrimos que uma rede de ondas interagindo de repente desempenha um papel no processo de ELMs durante a recuperação, "disse Julien Dominski, um físico do PPPL e autor principal de um artigo que descreve os resultados em Física do plasma e fusão controlada . "Essas ondas se juntam e trocam energia abruptamente, "Dominski disse, "fazendo com que o 'pedestal' na borda do plasma se espatifasse e liberasse rajadas de calor."

Esta rede, que consiste em tríades de ondas, é a chave para o acionamento, Disse Dominski. "Às vezes, a rede pode ser estimulada sem causar a queda abrupta, "disse ele." Isso nos permitiu olhar para a física que rege esta nova imagem. "

As descobertas crescem a partir de esforços para reproduzir reações de fusão que combinam elementos leves na forma de plasma - o estado da matéria composta de elétrons livres e núcleos atômicos que compõe 99 por cento do universo visível - para gerar grandes quantidades de energia no sol e estrelas. Tokamaks são os dispositivos mais populares que cientistas de todo o mundo usam em experimentos para capturar e controlar a energia de fusão, na esperança de criar um suprimento virtualmente inesgotável de energia limpa e segura para gerar eletricidade.

Foto emergente

"As novas descobertas são uma imagem emergente para o mecanismo de disparo de ELMs, "disse Ahmed Diallo, um físico do PPPL e co-autor do artigo. "A descoberta dessa rede abre um novo capítulo no estudo dos ELMs."

Coincidindo com essas redes, os físicos encontraram, são perturbações na borda do plasma causadas por um dispositivo chamado injetor de feixe neutro (NBI) que é usado para aquecer e alimentar o plasma. Os intervalos de milissegundos entre as perturbações NBI correspondem aos intervalos entre as ocorrências da rede, os cientistas notaram. "Estabelecer essa conexão foi empolgante e nos deu uma visão de uma nova maneira de acionar ELMs, "disseram os autores.

Os pesquisadores pretendem realizar experimentos para estudar como os gatilhos para ELMs podem variar e testar o uso de feixes NBI para controlar as explosões. O suporte para esta pesquisa vem do DOE Office of Science.