Las explosiones repentinas de calor que pueden dañar las paredes internas de los experimentos de fusión de tokamak son un obstáculo que los operadores de las instalaciones deben superar. Tales ráfagas llamados "modos localizados de borde (ELM), "ocurren en dispositivos tokamak en forma de rosquilla que albergan el calor, plasma cargado que se utiliza para replicar en la Tierra el poder que impulsa al sol y otras estrellas. Ahora, los investigadores del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han observado directamente un proceso posible y previamente desconocido que puede desencadenar ELM dañinos.

Trabajando juntos, físicos Ahmed Diallo, un experimentalista, y Julien Dominski, un teórico, reunió datos de la Instalación Nacional de Fusión DIII-D que General Atomics opera para el DOE en San Diego, para descubrir un desencadenante de un tipo particular de ELM que no encaja en los modelos actuales de desestabilización del plasma ELM. Sus hallazgos podrían arrojar luz sobre la variedad de mecanismos que conducen a la aparición de ELM y podrían ampliar la cartera de herramientas de supresión de ELM. Comprender la física ELM es crucial para desarrollar instalaciones de fusión que puedan fusionar elementos ligeros en forma de plasma, el estado de la materia compuesta por electrones libres y núcleos atómicos, para producir un suministro de energía virtualmente inagotable para generar electricidad.

Datos desconcertantes

Las nuevas observaciones, reportado en Cartas de revisión física , comenzó como un esfuerzo por desentrañar datos desconcertantes detectados por sondas de campo magnético y fluctuaciones de la densidad del plasma durante los experimentos DIII-D. Los datos mostraron la erupción de ELM después de períodos de inactividad inusual. "Se trataba de casos especiales que no seguían un modelo estándar, ", dijo Diallo." Empezamos a investigar esto juntos, ", Dijo Dominski." Fue una colaboración muy interesante ".

En aproximadamente seis meses de investigación conjunta, los físicos descubrieron correlaciones de fluctuaciones nunca antes vistas en los experimentos DIII-D. Estas correlaciones revelaron la formación de dos modos, u ondas, en el borde del plasma que se acoplaron para generar un tercer modo. El recién llegado luego se movió hacia la pared del tokamak —creó una distorsión radial en términos técnicos— que desencadenó ráfagas de ELM de baja frecuencia.

Los ELM eran un tipo también visto en el Joint European Torus (JET) en el Reino Unido, ASDEX Upgrade en Alemania y otros dispositivos de fusión después de períodos de inactividad. En principio, Los resultados también podrían aplicarse a sistemas como las erupciones solares y las tormentas geomagnéticas que se desencadenan repentinamente. según el papel.

Abriendo una puerta

Si bien los hallazgos abren una puerta a un método para activar ELM, no explican completamente el proceso. Por tanto, los dos físicos buscan analizar más conjuntos de datos. "Si podemos comprender completamente cómo funciona la activación, podemos bloquearla y revertirla, "Dijo Diallo.