La clave de la nueva técnica es medir la cantidad de luz emitida por las paredes cuando son impactadas por partículas de alta energía, como las que se encuentran en los dispositivos de fusión llamados tokamaks. Este método, conocido como termografía activa, se combinará en el futuro con una cámara de termografía infrarroja que ya mide cuánto calor fluye a través de las paredes.
"Por primera vez, podemos observar el transporte de calor y partículas simultáneamente en un dispositivo de fusión", dijo el físico del PPPL Richard Hawryluk, investigador principal del proyecto. "Comprender el calor y las partículas depositadas en los materiales de las paredes nos ayudará a descubrir cómo optimizar el rendimiento y la vida útil del reactor".
Los científicos de PPPL colaboraron con investigadores del Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) del DOE, General Atomics y el Instituto de Tecnología de Massachusetts para desarrollar la nueva técnica. El equipo probó la técnica en el Joint European Torus (JET) de ORNL, el dispositivo de fusión tokamak más grande y potente del mundo.
"Pudimos utilizar un haz calefactor de alta potencia para calentar con precisión un punto localizado en la superficie de la nave JET y registrar la luz emitida", dijo Hawryluk. "Esto nos permitió medir la contribución relativa del calor y las partículas a las cargas de calor de la superficie y determinar cómo cambian las cargas de calor de la superficie a medida que cambiamos las condiciones del plasma".
El equipo descubrió que las cargas de calor se reducían cuando el plasma estaba en un modo de alto confinamiento llamado "modo H". Esto se debe a que el plasma era más estable en modo H y el calor y las partículas estaban confinados de manera más efectiva al núcleo del plasma, reduciendo la cantidad de calor y partículas que llegaban a las paredes.
La nueva técnica proporciona una herramienta valiosa para estudiar las interacciones plasma-pared en tokamaks. Esta información es fundamental para diseñar y operar dispositivos de fusión que puedan producir electricidad sin dañar sus componentes.
"Este es un paso muy importante hacia la comprensión de cómo se depositan el calor y las partículas en las superficies de los dispositivos de fusión orientadas hacia el plasma", dijo Hawryluk. "Este conocimiento nos ayudará a diseñar futuros reactores de fusión que puedan funcionar de manera más eficiente y durante períodos de tiempo más largos".
