Un equipo de investigadores de la fusión logró demostrar que los iones energéticos con energía en el rango de megaelectronvoltios (MeV) están confinados de manera superior en un plasma por primera vez en sistemas helicoidales. Esto promete el confinamiento de partículas alfa (iones de helio) necesario para realizar la energía de fusión en un reactor helicoidal.

La reacción deuterio-tritio en un plasma de alta temperatura se utilizará en reactores de fusión en el futuro. Las partículas alfa con energía de 3,5 MeV son generadas por la reacción de fusión. Las partículas alfa transfieren su energía al plasma, y este calentamiento de partículas alfa mantiene la condición de plasma de alta temperatura requerida para la reacción de fusión. Para realizar tal plasma, que se llama plasma ardiente, los iones energéticos en el rango de MeV deben estar estrechamente confinados en el plasma.

Las simulaciones numéricas predijeron los resultados favorables del confinamiento de iones MeV en un plasma en sistemas helicoidales que tienen la ventaja de funcionar en estado estable en comparación con los sistemas tokamak. Sin embargo, no se había informado de la demostración experimental del confinamiento de iones MeV. Recientemente, El estudio avanzó en gran medida mediante un experimento de confinamiento de iones MeV realizado en la operación de deuterio del dispositivo helicoidal grande (LHD), que es propiedad del Instituto Nacional de Ciencia de la Fusión (NIFS), Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS), en Japón. En plasmas de deuterio, Los tritones de 1 MeV (iones de tritio) se crean mediante reacciones de fusión deuterón-deuterón. Los tritones tienen un comportamiento similar con las partículas alfa generadas en un futuro plasma en combustión.

El grupo de investigación dirigido por el profesor asistente Kunihiro Ogawa y el profesor Mitsutaka Isobe de NIFS ha realizado un experimento de confinamiento de tritón MeV en LHD. Los tritones confinados en el plasma experimentan una reacción secundaria y emiten neutrones de alta energía por reacción de fusión con deuterones de fondo (iones deuterio). El grupo de investigación desarrolló el detector para la medición selectiva de neutrones de alta energía para evaluar el rendimiento del confinamiento de iones MeV. Los neutrones de alta energía se midieron para diferentes configuraciones de campo magnético. Cuando el eje del campo magnético se desplaza hacia adentro, el confinamiento de iones MeV muestra un mejor rendimiento. El resultado obtenido por este estudio prueba el concepto de confinamiento de iones MeV por primera vez en sistemas helicoidales. Esto, a su vez, promete arrojar luz sobre el confinamiento de partículas alfa requerido para realizar la energía de fusión en un reactor helicoidal.