Los científicos han descubierto una forma muy sencilla de suprimir una inestabilidad común que puede detener las reacciones de fusión y dañar las paredes de los reactores construidos para crear una "estrella en un frasco". Los resultados, publicado en junio en la revista Cartas de revisión física , provienen de experimentos realizados en el Experimento-Actualización Nacional de Torus Esférico (NSTX-U), en el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía.

La inestabilidad suprimida se denomina modo eigenmodo global de Alfvén (GAE), una perturbación en forma de onda común que puede hacer que las reacciones de fusión desaparezcan. La supresión se logró con un segundo inyector de haz neutral instalado recientemente como parte de la actualización NSTX-U. Solo una pequeña cantidad de partículas altamente energéticas de este segundo inyector pudo apagar los GAE.

Similar a una serpiente o un dragón

Tales inestabilidades son similares a las de una serpiente o un dragón que se traga la cola. Agitando GAE son las mismas partículas de haz neutro que calientan el plasma, que se ionizan en electrones e iones, o núcleos atómicos, dentro del gas. Una vez activado por estos iones rápidos, los GAE pueden levantarse y expulsarlos, enfriar el plasma y detener las reacciones de fusión.

Suprimiendo esta excitación fueron los rayos del segundo inyector, que fluyen a través del plasma en un ángulo de paso más alto, en una dirección aproximadamente paralela al campo magnético que confina el gas caliente. Los físicos llaman a estos haces "externos" para distinguirlos de los haces "internos" que produce el inyector NSTX-U original. que fluyen a través del plasma y el campo magnético de una manera más perpendicular.

La inyección de la viga exterior suprimió los GAE en milisegundos. Los iones rápidos del haz se combinan con los del haz interior para aumentar la densidad de los iones y alterar su distribución en el plasma. La alteración repentina redujo el gradiente, o pendiente, de la densidad iónica, sin los cuales los GAE no pudieron formarse y ondular a través del plasma.

Buenas noticias para el desarrollo de la fusión

Estos notables resultados fueron una buena noticia para el desarrollo de la fusión. "Normalmente, cuando inyecta partículas energéticas, usted aumenta las inestabilidades, "dijo Jonathan Menard, jefe de investigación sobre NSTX-U. "El hecho de que el segundo haz neutro fuera capaz de apagarlos variando la distribución de iones rápidos con una pequeña cantidad de partículas proporciona flexibilidad a nuestra investigación y es un descubrimiento bienvenido".

El resultado validó las predicciones de un código informático llamado "HYM, "desarrollado por la física de PPPL Elena Belova, y podría resultar útil para ITER, la instalación internacional de fusión en construcción en Francia para demostrar la capacidad de confinar un plasma en combustión y producir 10 veces más energía de la que consume.

"Esta investigación demuestra la supresión de GAE con solo una pequeña población de partículas energéticas, "dijo el físico Eric Fredrickson, autor principal del artículo de la revista. "Da confianza en que, al usar este código, se pueden hacer predicciones razonables de la estabilidad de GAE para ITER ".