Piense en los filamentos de las bombillas que brillan cuando enciende un interruptor. Ese resplandor también se produce en las instalaciones de fusión magnética conocidas como tokamaks, que están diseñadas para aprovechar la energía que alimenta el sol y las estrellas. Entendiendo cómo la resistividad, el proceso que produce el resplandor, afecta a estos dispositivos podría ayudar a los científicos a diseñarlos para que funcionen de manera más eficiente.

Investigadores del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han utilizado supercomputadoras y un código informático de última generación para simular plasma en dispositivos de fusión en una gama más amplia de condiciones que nunca. Esta nueva capacidad ayuda a los investigadores a predecir cuándo el plasma debe estar en calma y cuándo debe exhibir ráfagas ocasionales de energía desde el borde del plasma, conocidas como modos localizados en el borde (ELM). Las nuevas simulaciones revelaron inesperadamente que la resistividad del plasma puede influir fuertemente en la ocurrencia de estas explosiones. la propiedad de un material que obstruye el flujo de corriente eléctrica. Este hallazgo parece explicar por qué los ELM aparecen en algunos tokamaks cuando no se los esperaba.

Fusion combina elementos ligeros en forma de plasma:el calor, estado cargado de la materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos, que genera cantidades masivas de energía. Los científicos buscan replicar la fusión en la Tierra para obtener un suministro de energía virtualmente inagotable para generar electricidad.

"Los códigos informáticos anteriores no podían simular el comportamiento del plasma con tanta precisión como nos gustaría, "dijo el físico de PPPL Andreas Kleiner, autor principal de un artículo que informa los resultados en Fusión nuclear . "Pero el modelo presentado en este documento produce simulaciones mejoradas que podrían ayudarnos a aprender cómo estabilizar de manera más efectiva el plasma y extraer su calor para producir electricidad".

Los investigadores estudiaron tokamaks esféricos, instalaciones de fusión compactas que se asemejan más a las manzanas con corazón que a la forma de rosquilla de los tokamaks convencionales. Los tokamaks esféricos tienen un tamaño reducido y producen un confinamiento de plasma rentable. "La idea es que pueda obtener más energía de fusión por menos costo, "dijo el físico de PPPL Nathaniel Ferraro, coautor del artículo.

El código informático actualizado desarrollado por Kleiner podría mejorar los tokamaks esféricos al ayudar a predecir las ráfagas de plasma conocidas como modos localizados en los bordes (ELM). Estas explosiones se asemejan a las erupciones solares y expulsan grandes cantidades de partículas que enfrían el plasma y pueden dañar los componentes internos del tokamak. Predecir los ELM podría ayudar a los investigadores a adaptar el plasma para evitar ELM y, en última instancia, ajustar el plasma sobre la marcha para minimizar sus efectos dañinos.

"Este es un paso importante hacia la construcción de una planta de energía de fusión, ", Dijo Kleiner." Debido a que la energía en estos dispositivos será muy grande, Los ELM podrían poner en peligro la estructura de la máquina. Necesitamos poder predecir el comportamiento del plasma con la mayor precisión posible para estas instalaciones ".