Para alcançar uma usina de fusão, é necessário confinar de forma estável um plasma de mais de 100 milhões de graus Celsius em um campo magnético e mantê-lo por um longo tempo. Um grupo de pesquisa liderado pelo Professor Assistente Naoki Kenmochi, Professor Katsumi Ida e Professor Associado Tokihiko Tokuzawa do National Institute for Fusion Science (NIFS), National Institutes of Natural Sciences (NINS), Japão, usando instrumentos de medição desenvolvidos de forma independente e com a cooperação do Professor Daniel J. den Hartog da Universidade de Wisconsin, EUA, descobriu pela primeira vez que a turbulência se move mais rápido que o calor quando o calor escapa em plasmas no Large Helical Device (LHD). Uma característica dessa turbulência torna possível prever mudanças na temperatura do plasma, e espera-se que a observação da turbulência leve ao desenvolvimento de um método para controle em tempo real da temperatura do plasma no futuro.
No plasma de alta temperatura confinado pelo campo magnético, é gerada "turbulência", que é um fluxo com vórtices de vários tamanhos. Essa turbulência faz com que o plasma seja perturbado e o calor do plasma confinado flui para fora, resultando em uma queda na temperatura do plasma. Para resolver este problema, é necessário entender as características de calor e turbulência no plasma. No entanto, a turbulência nos plasmas é tão complexa que ainda não conseguimos uma compreensão completa dela. Em particular, como a turbulência gerada se move no plasma não é bem compreendida, pois requer instrumentos que possam medir a evolução temporal da turbulência diminuta com alta sensibilidade e resolução espaço-temporal extremamente alta.

Uma "barreira" pode se formar no plasma, que age bloqueando o transporte de calor do centro para fora. A barreira cria um forte gradiente de pressão no plasma e gera turbulência. O professor assistente Kenmochi e seu grupo de pesquisa desenvolveram um método para quebrar essa barreira criando uma estrutura de campo magnético. Esse método nos permite focar no calor e na turbulência que fluem vigorosamente à medida que as barreiras quebram e estudar sua relação em detalhes. Então, usando ondas eletromagnéticas de vários comprimentos de onda, medimos a mudança de temperatura e fluxo de calor de elétrons e turbulência fina de tamanho milimétrico com o mais alto nível de precisão do mundo. Anteriormente, o calor e a turbulência eram conhecidos por se moverem quase simultaneamente a uma velocidade de 5.000 quilômetros por hora, aproximadamente a velocidade de um avião, mas esse experimento levou à primeira descoberta mundial de turbulência se movendo à frente do calor a uma velocidade de 40.000 quilômetros por hora. A velocidade dessa turbulência é próxima à de um foguete.

O professor assistente Naoki Kenmochi diz que "esta pesquisa avançou dramaticamente nossa compreensão da turbulência em plasmas de fusão. A nova característica da turbulência, que se move muito mais rápido que o calor em um plasma, indica que podemos prever mudanças de temperatura turbulência preditiva. No futuro, com base nisso, esperamos desenvolver métodos para controlar as temperaturas do plasma em tempo real."

A pesquisa foi publicada em Relatórios Científicos . + Explorar mais

A primeira prova experimental da propagação da turbulência do plasma