Na busca por aproveitar o poder da energia de fusão, os cientistas estão investigando o intrincado comportamento dos plasmas dentro dos dispositivos de fusão. Um fenômeno particular que tem chamado a atenção é a formação de bolhas nas bordas desses plasmas, conhecidas como modos localizados nas bordas (ELMs). Estas bolhas podem levar a uma perda significativa de calor e de partículas, reduzindo em última análise a eficiência global da reacção de fusão.

Para obter uma compreensão mais profunda da física por trás dos ELMs, pesquisadores do Instituto Max Planck de Física de Plasmas (IPP) e da École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) conduziram extensas investigações teóricas e simulações numéricas. Suas descobertas fornecem novos insights sobre a dinâmica e o impacto dos ELMs em plasmas de fusão.

Principais conclusões:

Iniciação e crescimento do ELM:

A equipa de investigação identificou condições específicas sob as quais os ELMs iniciam e crescem. Estas condições envolvem uma combinação de alta pressão plasmática e uma orientação particular do campo magnético. Este conhecimento é crucial para o desenvolvimento de estratégias para controlar a ocorrência de ELM e mitigar os seus efeitos.

Impacto na eficiência da reação de fusão:

As simulações revelaram que os ELMs podem reduzir a eficiência da reação de fusão em até 25%. Esta perda é atribuída às perdas de calor e partículas associadas ao estouro das bolhas ELM. Otimizar o comportamento do ELM é, portanto, essencial para melhorar o desempenho geral dos dispositivos de fusão.

Leis de escala para ELMs:

Os pesquisadores estabeleceram leis de escala que relacionam as características dos ELMs aos parâmetros do plasma, como temperatura, densidade e intensidade do campo magnético. Essas leis de escala fornecem previsões valiosas sobre como os ELMs se comportarão sob diferentes condições de plasma, auxiliando no projeto e na operação de reatores de fusão.

Dinâmica de bolhas e transporte de calor:

Ao analisar a dinâmica das bolhas ELM, a equipe obteve informações sobre os mecanismos subjacentes responsáveis ​​pelo transporte de calor e pela perda de energia. Esta compreensão pode informar o desenvolvimento de técnicas de controle direcionadas para minimizar as perdas relacionadas ao ELM.

Conclusão:

As investigações teóricas e simulações numéricas conduzidas por pesquisadores do IPP e EPFL avançaram significativamente a nossa compreensão dos ELMs em plasmas de fusão. Suas descobertas abrem caminho para otimizar o comportamento do ELM, aumentando a eficiência geral das reações de fusão e aproximando a realização da energia de fusão.