La imagen superior es un ejemplo de datos sin procesar que el equipo capturó en DIII-D que muestra fluctuaciones en el campo magnético. Se utilizó una ecuación conocida como Transformada de Fourier para trazar la frecuencia y duración de ondas individuales, representado por las barras naranjas en la imagen inferior. Crédito:Instalación Nacional de Fusión DIII-D.
Para crear un reactor de energía de fusión práctico, los investigadores necesitan controlar las partículas conocidas como iones rápidos. Estos iones veloces, que son átomos de hidrógeno cargados eléctricamente, proporcionan gran parte de la capacidad de autocalentamiento del reactor cuando chocan con otros iones. Pero también pueden escapar rápidamente de los poderosos campos magnéticos utilizados para confinarlos y sobrecalentar las paredes del recipiente de contención. causando daño.
Un equipo de la Instalación Nacional de Fusión DIII-D adoptó recientemente un enfoque diferente para estudiar estas partículas difíciles de medir. La investigación mostró resultados prometedores que no solo han arrojado información sobre la física de las partículas en sí, pero también pueden conducir a formas nuevas y confiables de monitorear y administrar qué tan bien los iones rápidos están contenidos en los reactores del futuro.
"Este es un momento realmente emocionante para trabajar en este tipo de desafíos en la energía de fusión, ", dijo Kathreen Thome, investigadora de DIII-D." La comunidad mundial de la fusión está acelerando el ritmo en el camino hacia la producción de energía, y cada detalle adicional que podamos generar sobre estos problemas nos acerca a ese destino ".
Parte del desafío de la investigación en la medición de iones rápidos radica en el entorno hostil en el corazón de un tokamak, un tipo de reactor de fusión. Los delicados sensores utilizados en los tokamaks de investigación de hoy simplemente serían destruidos en futuros reactores de fusión, que tendrá una potencia mucho mayor. El equipo DIII-D utilizó un sensor magnético resistente y computación de alto rendimiento para capturar e interpretar un pequeño movimiento creado en el campo magnético del dispositivo por estas partículas rápidas. Esta fluctuación del campo magnético (Figura 1) proporciona información sobre las propiedades y el comportamiento de los iones rápidos y cómo interactúan con las ondas de plasma.
El siguiente paso para la comunidad de la fusión será utilizar los datos generados para ampliar las capacidades de los modelos informáticos que interpretan el comportamiento de los iones rápidos basándose en estos movimientos. Una vez que los modelos se vuelven más efectivos, podrían acoplarse con los resistentes sensores magnéticos en futuros reactores de alta potencia para proporcionar un control en tiempo real de las condiciones que afectan a los iones rápidos. Si se puede establecer ese circuito de retroalimentación, Los iones rápidos no solo podrían evitar que dañen las paredes de tokamak, podrían usarse para calentar el plasma de manera más eficiente.
