La fusión puede ser el futuro de la energía limpia. De la misma manera que el sol fuerza reacciones entre elementos ligeros, como el hidrógeno, para producir elementos pesados ​​y energía térmica, La fusión en la Tierra puede generar electricidad aprovechando el poder de las reacciones elementales. El problema es controlar la uniformidad de la relación de densidad de isótopos de hidrógeno en el plasma de fusión, la sopa de elementos que se fusionarán y producirán energía.

Un equipo de investigación en Japón ha alcanzado un conocimiento clave de este proceso que puede ayudar al futuro desarrollo y uso del plasma de fusión.

Publicaron sus resultados el 14 de enero en Cartas de revisión física .

Los investigadores se centraron en una proporción de isótopos de hidrógeno, o versiones de hidrógeno de peso variable, en plasma producido en el Large Helical Device (LHD) en el National Institute for Fusion Science (NIFS). El plasma estaba formado por hidrógeno y deuterio, que pesa el doble que el hidrógeno. Al comprender cómo se mezcla este plasma, los investigadores pueden comenzar a predecir cómo el plasma futuro que consiste en deuterio y tritio, que pesa tres veces más que el hidrógeno, puede comportarse.

"En el núcleo del plasma de fusión, Es más deseable tener una división uniforme entre el deuterio y el tritio porque proporciona el poder de fusión más alto, "dijo el autor del artículo Katsumi Ida, profesor del Instituto Nacional de Ciencias de la Fusión y de la Universidad de Posgrado de Estudios Avanzados. "Sin embargo, solo podemos controlar la proporción de isótopos en el borde del plasma, no en el núcleo. Nos propusimos investigar si la proporción de isótopos es uniforme en toda la mezcla. Si no lo es ¿Podemos hacerlo uniforme? "

Ida y su equipo encontraron que la uniformidad está determinada por cómo se mueven los isótopos. Conocido como un estado turbulento, Los isótopos afectados por la turbulencia del gradiente de temperatura iónica (ITG) eran mucho más uniformes que los isótopos que experimentaban turbulencia en modo de electrones atrapados (TEM).

"El estado dominante de ITG es mucho más favorable en el plasma de fusión, ", Dijo Ida." Vimos la formación de un perfil sin mezcla y su transición a un estado isotópico uniforme en el plasma, asociado con el aumento de la turbulencia que se propaga a lo largo del gradiente de temperatura de los iones ".

La turbulencia ITG implica un gradiente de temperatura adaptado a los campos magnéticos que confinan el plasma de fusión. Los isótopos se mueven más si están en el extremo más caliente, permitiendo que los isótopos se mezclen más uniformemente. Según Ida, esta comprensión podría ayudar a los investigadores a controlar la uniformidad del plasma y aumentar el poder de las mezclas de isótopos de plasma de fusión.

Los investigadores planean estudiar la uniformidad en otros iones, incluido en el helio, un elemento producido por la reacción de fusión entre el deuterio y el tritio.