Os cientistas descobriram o impacto notável de reverter um método padrão para combater um obstáculo fundamental para a produção de energia de fusão na Terra. Teóricos do Departamento de Energia dos EUA (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) propuseram fazer exatamente o oposto do procedimento prescrito para melhorar drasticamente os resultados futuros.
Rasgando buracos no plasma

O problema, chamado de "modos de rasgo bloqueados", ocorre em todos os tokamaks de hoje, instalações magnéticas em forma de rosquinha projetadas para criar e controlar o poder de fusão virtualmente ilimitado que impulsiona o sol e as estrelas. Os modos causados ​​pela instabilidade giram com o plasma quente e carregado - o quarto estado da matéria composto de elétrons livres e núcleos atômicos que alimentam as reações de fusão - e buracos de ruptura chamados ilhas no campo magnético que confina o gás, permitindo o vazamento de calor chave .

Essas ilhas crescem quando os modos param de girar e se encaixam, uma taxa de crescimento que aumenta a perda de calor, reduz o desempenho do plasma e pode causar interrupções que permitem que a energia armazenada no plasma atinja e danifique as paredes internas do tokamak. Para evitar esses riscos, os pesquisadores agora enviam microondas para o plasma para estabilizar os modos antes que eles possam travar.

No entanto, as descobertas do PPPL sugerem fortemente que os pesquisadores estabilizam os modos em grandes tokamaks de próxima geração depois de serem bloqueados. Nos tokamaks de hoje, "esses modos travam mais rapidamente do que as pessoas pensavam e torna-se muito mais difícil estabilizá-los enquanto ainda estão girando", disse Richard Nies, estudante de doutorado no Programa de Princeton em Física do Plasma e principal autor de um <Fusão Nuclear artigo que apresenta as descobertas surpreendentes.

Outra desvantagem, acrescentou, é que "essas micro-ondas aumentam sua largura refratando o plasma, tornando a estabilização do modo enquanto gira ainda menos eficiente hoje, e esse problema se agravou nos últimos anos".

Acompanhando essas questões está o fato de que em grandes tokamaks futuros como o ITER, a instalação internacional em construção no sul da França, "o plasma é tão grande que a rotação é muito mais lenta e esses modos travam rapidamente quando ainda são muito pequenos ", disse Nies. "Então será muito mais eficiente mudar o pacote de estabilização em grandes tokamaks futuros e deixá-los primeiro travar e depois estabilizá-los."

Essa reversão pode facilitar o processo de fusão, que cientistas de todo o mundo estão tentando reproduzir. O processo combina elementos leves na forma de plasma para liberar grandes quantidades de energia. "Isso fornece uma maneira diferente de ver as coisas e pode ser uma maneira muito mais eficaz de lidar com o problema", disse Allan Reiman, um ilustre pesquisador e co-autor do artigo. "As pessoas deveriam levar mais a sério a possibilidade de permitir o bloqueio das ilhas", disse Reiman.

Perto da interrupção

É improvável que a técnica recomendada funcione nos tokamaks atuais porque as ilhas do modo de ruptura crescem tão rápido e são tão grandes quando travam nessas instalações que o plasma está perto de interromper uma vez que é travado. É por isso que os pesquisadores agora devem usar grandes quantidades de energia para estabilizar os modos ao custo de limitar a produção de fusão. Por outro lado, o lento crescimento de ilhas em tokamaks de próxima geração “deixa um longo caminho a percorrer antes que você tenha uma interrupção, então há muito tempo para estabilizar o modo”, disse Nies.

Uma vez que os modos nos tokamaks futuros estejam travados no lugar, as micro-ondas podem direcioná-los diretamente, em vez de estabilizá-los apenas quando eles giram além do feixe de micro-ondas nas instalações atuais. "Esses cálculos teóricos mostram a eficiência do que estamos propondo", destacou Nies.

O que agora são necessários são experimentos para testar o curso de ação proposto, disse ele. "Não gostaríamos de ativar o ITER e só então descobrir qual estratégia funciona. Há uma oportunidade real de explorar a física que abordamos nos dispositivos atuais." + Explorar mais

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