Cuando se trata de vientos de plasma en un tokamak, los investigadores siempre están buscando la solución Ricitos de Oro, una que sea la correcta. Los vientos que son demasiado altos o demasiado bajos pueden reducir la eficiencia del plasma. Los investigadores del Centro Nacional de Fusión DIII-D están utilizando un nuevo tipo de imagen para ayudar a que el viento se mueva a la velocidad correcta. Los vientos de plasma se conocen más comúnmente como flujos. Los investigadores están utilizando imágenes de coherencia para comprender mejor las velocidades de los iones en el flujo. Los resultados ayudarán a diseñar soluciones de escape efectivas. Estas soluciones mejorarán el rendimiento del plasma de fusión y aumentarán la eficiencia.

Los flujos con velocidades superiores a 40 kilómetros / segundo pueden transportar calor y partículas a grandes distancias en el plasma límite de un tokamak de fusión. Cuando estos flujos viajan demasiado rápido, o si se estancan, pueden dañar el rendimiento del plasma al permitir la acumulación de impurezas. La caracterización de los flujos de impurezas y de iones principales con imágenes de coherencia ofrece un mayor detalle espacial que los métodos anteriores. Permite la comparación detallada de modelo / experimento necesaria para mejorar los modelos. Además de un mayor detalle espacial, los conjuntos de datos de imágenes ofrecen información sobre plasmas extremadamente calientes y de alto rendimiento. Los científicos pueden utilizar los conjuntos de datos para investigar flujos 3D complejos.

Las imágenes de coherencia miden la emisión desplazada al rojo y al azul de los iones que irradian en el espectro visible mediante la combinación de un interferómetro con una cámara rápida. Las imágenes resultantes se utilizan para calcular la velocidad en todo el campo de visión de la cámara. Los conjuntos de datos resultantes comparan el sofisticado modelado de fluidos del desviador de plasma del tokamak.

En este estudio, Los investigadores compararon las velocidades de los iones de helio 2-D en las regiones de la capa de raspado y del desviador del tokamak DIII-D con simulaciones de modelado de fluidos de última generación utilizando un código sofisticado. La velocidad de los iones de helio cargados individualmente que viajan a lo largo de las líneas del campo magnético fue bien predicha por el modelo en la región cercana a la placa desviadora donde He + es el ion dominante. y la física de los electrones domina el equilibrio de la cantidad de movimiento. Más arriba, donde el helio doblemente cargado (He2 +) es la principal especie de iones y la física de los iones se vuelve más importante, El modelado de fluidos subestima la velocidad en un factor de 2 a 3. Estos resultados indican que se requiere una mejor comprensión para predecir el comportamiento de la población de iones en estas condiciones desafiantes y que aún queda mucho por aprender sobre el papel de los iones en el desviador de tokamak.