Los dispositivos Tokamak utilizan fuertes campos magnéticos para confinar y dar forma al plasma que contiene el combustible que logra la fusión. La forma del plasma afecta la facilidad o dificultad de lograr una fuente de energía de fusión viable. En un tokamak convencional, la sección transversal del plasma tiene la forma de la letra mayúscula D. Cuando la parte recta de la D mira hacia el lado del "agujero de rosquilla" del tokamak en forma de rosquilla, esta forma se llama triangularidad positiva. Cuando la sección transversal del plasma tiene una forma de D hacia atrás y la parte curva de la D mira hacia el lado del "agujero de rosquilla", entonces esta forma se llama triangularidad negativa. Una nueva investigación muestra que la triangularidad negativa reduce la interacción del plasma con las superficies del material del tokamak que miran al plasma. Este hallazgo apunta a beneficios críticos para lograr la energía de fusión nuclear.

Uno de los desafíos en la ciencia y la tecnología de la energía de fusión es cómo construir futuras plantas de energía que controlen plasmas muchas veces más calientes que el sol. A estas temperaturas extremas, Las interacciones del plasma con las paredes de material del reactor de potencia deben controlarse y minimizarse. Las interacciones no deseadas ocurren debido a la turbulencia en la región límite del plasma. Esta investigación muestra que la turbulencia de los límites en los plasmas de triangularidad negativa se reduce mucho en comparación con la que ocurre en los plasmas con una forma de triangularidad positiva. Como resultado, las interacciones no deseadas con las paredes que dan al plasma también se reducen mucho, lo que en principio conduce a una mayor vida útil de la pared y a una reducción del riesgo de daños en la pared, algo que podría apagar un reactor.

Los científicos saben que en dispositivos de fusión tokamak, Las formas del núcleo de plasma con triangularidad negativa exhiben un aumento sustancial en el confinamiento de energía en comparación con los plasmas con triangularidad positiva. Las formas de plasma de triangularidad negativa también muestran reducciones en los niveles de fluctuación de la temperatura y densidad del electrón del núcleo. Esto por sí solo hace que los plasmas de triangularidad negativa sean candidatos prometedores para un futuro reactor de energía de fusión.

La nueva investigación informada aquí muestra que el signo y el grado de triangularidad también tienen un gran efecto en la dinámica de los bordes del plasma y en las propiedades de escape de partículas y potencia. pero los científicos saben relativamente poco acerca de tales efectos. Estos experimentos en la Variable de configuración Tokamak à (TCV), ubicado en la École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) en Lausanne, Suiza, revelaron una fuerte reducción de las fluctuaciones del plasma límite y la interacción del plasma con la pared de revestimiento para valores de triangularidad suficientemente negativos. Los investigadores observaron los efectos en una amplia gama de densidades en plasmas desviados y limitados por la pared interna. Esta fuerte reducción en la interacción plasma-pared con triangularidad suficientemente negativa refuerza las perspectivas de plasmas de triangularidad negativa como una posible solución de reactor.

La investigación fue publicada en Fusión nuclear .