Las gotas pueden causar estragos en el plasma necesario para las reacciones de fusión. Esta turbulencia similar a una burbuja se hincha en el borde de los plasmas de fusión y drena el calor del borde, limitar la eficiencia de las reacciones de fusión en instalaciones de fusión en forma de rosquilla llamadas "tokamaks". Investigadores del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han descubierto ahora una correlación sorprendente de las manchas con las fluctuaciones del campo magnético que limita las reacciones de fusión que alimentan el plasma en el núcleo del dispositivo.

Nuevo aspecto de la comprensión

Una mayor investigación de esta correlación y su papel en la pérdida de calor de los reactores de fusión magnética ayudará a producir en la Tierra la energía de fusión que alimenta el sol y las estrellas. "Estos resultados añaden un nuevo aspecto a nuestra comprensión de la pérdida de calor del borde del plasma en un tokamak, "dijo el físico Stewart Zweben, autor principal de un artículo en Physics of Plasmas que los editores han seleccionado como artículo destacado. "Este trabajo también contribuye a nuestra comprensión de la física de las manchas, que puede ayudar a predecir el rendimiento de los reactores de fusión de tokamak ".

Las reacciones de fusión combinan elementos ligeros en forma de plasma:el calor, estado cargado de materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos que constituye el 99 por ciento del universo visible, para producir cantidades masivas de energía. Los científicos buscan crear y controlar la fusión en la Tierra como una fuente de seguridad, energía limpia y prácticamente ilimitada para generar electricidad.

Los investigadores de PPPL descubrieron el vínculo sorprendente el año pasado cuando volvieron a analizar los experimentos realizados en 2010 en el Experimento Nacional del Toro Esférico (NSTX) de PPPL, el precursor del Experimento-Actualización del Toro Esférico Nacional (NSTX-U) de hoy. Las manchas y fluctuaciones en el campo magnético, llamada actividad "magnetohidrodinámica (MHD)", se desarrollan en todos los tokamaks y tradicionalmente se han considerado independientes entre sí.

Pista sorpresa

La primera pista de la correlación fue la sorprendente regularidad de la trayectoria de grandes manchas, que viajan aproximadamente a la velocidad de una bala de rifle, en experimentos analizados en 2015 y 2016. Tales manchas normalmente se mueven al azar en lo que se llama la "capa de raspado" en el borde del plasma tokamak, pero en algunos casos todas las manchas grandes se desplazaron casi con el mismo ángulo y velocidad. Es más, el tiempo entre la aparición de cada gran mancha en el borde del plasma era casi siempre el mismo, prácticamente coincidiendo con la frecuencia de actividad dominante de MHD en el borde del plasma.

Luego, los investigadores rastrearon las señales de diagnóstico de las manchas y la actividad MHD en relación entre sí para medir lo que se llama el "coeficiente de correlación cruzada, "que utilizaron para evaluar un conjunto de experimentos NSTX de 2010. Se encontró que aproximadamente el 10 por ciento de esos experimentos mostraban una correlación significativa entre las dos variables.

Luego, los científicos analizaron varias posibles causas de la correlación, pero no pudo encontrar una única explicación convincente. Para comprender y controlar este fenómeno, Zweben dijo:será necesario realizar más análisis y modelos de datos, tal vez por los lectores de la Física de Plasmas papel.