Los investigadores de General Atomics (GA) han inventado un nuevo tipo de cámara de rayos gamma que puede obtener imágenes de haces de electrones energéticos dentro del plasma de fusión ultracaliente.

El dispositivo se utiliza en una investigación global en curso que está desarrollando la fusión en una nueva fuente de energía limpia. Convertir el combustible de fusión en energía extraíble requiere que esté más caliente que el centro del sol, por lo tanto en el estado de plasma. Si la fase de apagado de la operación no se controla bien, La energía magnética liberada puede impulsar una población de electrones a velocidades relativistas. Si esta población no está controlada, los electrones impactan las paredes internas de la cámara de plasma, provocando daños materiales.

Un equipo de investigadores está trabajando para comprender mejor las propiedades de estos electrones en la Instalación Nacional de Fusión DIII-D operada por GA en San Diego para el Departamento de Energía de EE. UU. Diseñaron y construyeron un generador de imágenes de rayos gamma para capturar la imagen de estas partículas.

El generador de imágenes de rayos gamma funciona según el principio de una cámara estenopeica estándar (Figura 1), excepto que está hecho de plomo y pesa 420 libras (190,5 kilogramos). El generador de imágenes en realidad registra imágenes de rayos gamma igualmente energéticos que son emitidos por los electrones, y el liderazgo es necesario para lograr un buen enfoque (Figura 2). Estas mediciones de rayos gamma proporcionan información sobre la energía, dirección, y cantidad de electrones en la población relativista, dando a los investigadores una visión incomparable de cómo los electrones energéticos evolucionan e interactúan con el plasma de fusión.

"Este sistema nos permite ver con un detalle sin precedentes cómo las diferentes propiedades del plasma pueden mitigar estos electrones, "dijo el Dr. Carlos Paz-Soldan, el científico que dirigió los primeros experimentos utilizando la nueva cámara. Los resultados, que se presentará en la conferencia de la División de Física del Plasma de la Sociedad Estadounidense de Física del 31 de octubre al 31 de noviembre. 4, demostrar experimentalmente que las fuerzas de "reacción" de radiación son capaces de minar los electrones de mayor energía mientras que las colisiones con otros electrones son más efectivas a baja energía (Figura 3).

Estas medidas implican que el control de electrones energéticos no es único para todos, y que las diferentes energías requieren diferentes estrategias de control.

Con las nuevas medidas, los científicos pueden comparar el comportamiento de las poblaciones de electrones con los modelos teóricos que están desarrollando equipos de investigación en todo el mundo. Estos modelos son, Sucesivamente, crucial para predecir cómo se comportarán las poblaciones de electrones en nuevos reactores, como el tokamak ITER ahora en construcción en Cadarache, Francia, y así garantizar que puedan controlarse adecuadamente.