Un código de computadora utilizado por físicos de todo el mundo para analizar y predecir experimentos de tokamak ahora puede aproximar el comportamiento de núcleos atómicos altamente energéticos, o iones, en plasmas de fusión con mayor precisión que nunca. La nueva capacidad, desarrollado por el físico Mario Podestà en el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), equipa el código conocido como TRANSP con un subprograma que simula el movimiento que conduce a la pérdida de iones energéticos provocada por inestabilidades en el plasma que alimenta las reacciones de fusión. El código, cuyo nombre se deriva del término "transporte, "se encuentra en PPPL.

Podestà modeló los iones altamente energéticos que se utilizan para calentar el plasma. Estas partículas, que los físicos inyectan como átomos neutros, se ionizan dentro del plasma y aumentan su energía térmica. El modelo también podría aplicarse a partículas energéticas generadas por fusión en futuros tokamaks.

Los físicos necesitan predecir y minimizar la pérdida de estos iones del plasma en instalaciones con forma de rosquilla llamadas tokamaks para lograr un alto nivel de rendimiento. La pérdida repentina puede detener las reacciones de fusión y dañar los componentes que se enfrentan al plasma. Predecir y controlar la pérdida de calor será fundamental para el ITER, el tokamak internacional en construcción en Francia, en el que las temperaturas deben alcanzar los 150 millones de grados Celsius, o 10 veces el calor en el centro del sol.

Los resultados de Podestà se basan en la investigación que realizó en 2015. "El trabajo original con mi modelo se centró en la reproducción, modelado, e interpretar los resultados de experimentos existentes, ", dijo." Este nuevo trabajo explora la posibilidad de utilizar ese mismo modelo para predecir el transporte de partículas energéticas en experimentos futuros ".

La revisión, informó en julio en la revista Física del plasma y fusión controlada , emplea un subprograma llamado "modelo de patada" para simular el movimiento de iones rápidos causado por inestabilidades en el plasma. El modelo de patada captura solo la cantidad mínima de física necesaria para simular este fenómeno específico.

El subprograma permite completar los cálculos en cuestión de horas, en lugar de semanas o meses. Usar el modelo de patada significa sacrificar algo de precisión, pero permite a los investigadores obtener resultados más rápidamente. "Esa es la compensación, "Dijo Podestà. El apoyo para esta investigación proviene de la Oficina de Ciencias del DOE (Fusion Energy Sciences).

Podestà probó su versión modificada comparándola con los datos producidos por el National Spherical Torus Experiment (NSTX) de PPPL antes de su actualización. El código modificado predijo niveles de transporte de partículas energéticas que coincidían con los experimentos de NSTX.

El nuevo enfoque sugiere que con más modificaciones, estos pronósticos se pueden hacer más confiables con solo un aumento limitado en el tiempo de computación. "La pregunta antes de esta investigación era si podemos predecir lo que sucederá en experimentos futuros, con una cantidad mínima de información previa, "Dijo Podestà." Ahora parece que podemos, y estos resultados favorables motivan nuevas mejoras en el modelo ".