Imagine un viento fuerte que sopla contra un árbol hasta que lo derriba. Tal acción imitaría el proceso que hace que estallen explosiones de calor dañinas llamadas modos localizados de borde (ELM) en instalaciones de fusión llamadas tokamaks. que los científicos utilizan para desarrollar en la Tierra la energía de fusión que alimenta el sol y las estrellas. Tales explosiones de calor ocurren normalmente cuando la presión en el borde del gas de plasma caliente que alimenta las reacciones de fusión alcanza un pico. haciendo que el calor estalle contra las paredes del tokamak, como un árbol que finalmente se derrumba con un viento creciente.

Sin embargo, Investigadores del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) descubrieron recientemente que las explosiones de calor a veces pueden ocurrir durante la recuperación de las erupciones, lo que proporciona una nueva perspectiva de lo que desencadena las explosiones. Los resultados, basado en datos recopilados de experimentos anteriores en la Instalación Nacional de Fusión DIII-D que General Atomics opera para el DOE en San Diego, California, podría ayudar a controlar los procesos potencialmente dañinos.

Red de ondas

"Juntando los puntos, Descubrimos que una red de ondas que interactúan repentinamente juega un papel en el proceso de ELM durante la recuperación, "dijo Julien Dominski, un físico de PPPL y autor principal de un artículo que describe los resultados en Física del plasma y fusión controlada . "Estas ondas se juntan e intercambian energía de forma abrupta, "Dominski dijo, "provocando que el 'pedestal' en el borde del plasma se estrelle y libere ráfagas de calor".

Esta red, que consta de tríadas de ondas, es clave para la activación, Dijo Dominski. "A veces, la red puede excitarse sin provocar un bloqueo abrupto, ", dijo." Esto nos permitió examinar la física que gobierna esta nueva imagen ".

Los hallazgos surgen de los esfuerzos para reproducir reacciones de fusión que combinan elementos ligeros en forma de plasma, el estado de la materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos que constituyen el 99 por ciento del universo visible, para generar cantidades masivas de energía en el sol y estrellas. Los Tokamaks son los dispositivos más populares que los científicos de todo el mundo utilizan en experimentos para capturar y controlar la energía de fusión. con la esperanza de crear un suministro virtualmente inagotable de energía limpia y segura para generar electricidad.

Imagen emergente

"Los nuevos hallazgos son una imagen emergente del mecanismo de activación de los ELM, "dijo Ahmed Diallo, un físico de PPPL y coautor del artículo. "El descubrimiento de esta red abre un nuevo capítulo en el estudio de los ELM".

Coincidiendo con estas redes, los físicos encontraron, son perturbaciones en el borde del plasma causadas por un dispositivo llamado inyector de haz neutro (NBI) que se utiliza para calentar y alimentar el plasma. Los intervalos de milisegundos entre las perturbaciones NBI se corresponden con los intervalos entre las ocurrencias de la red, los científicos notaron. "Establecer esta conexión fue emocionante y nos dio una idea de una nueva forma de activar ELM, "dijeron los autores.

A continuación, los investigadores tienen como objetivo realizar experimentos para estudiar cómo pueden variar los desencadenantes de los ELM y probar el uso de rayos NBI para controlar las ráfagas. El apoyo para esta investigación proviene de la Oficina de Ciencias del DOE.