El berilio, un metal duro y plateado utilizado durante mucho tiempo en las máquinas de rayos X y las naves espaciales, está encontrando un nuevo papel en la búsqueda para llevar el poder que impulsa el sol y las estrellas a la Tierra. El berilio es uno de los dos materiales principales utilizados parael muro en ITER, una instalación multinacional de fusión en construcción en Francia para demostrar la practicidad del poder de fusión. Ahora, los físicos del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL y General Atomics del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE han concluido que la inyección de pequeñas bolitas de berilioen ITER podría ayudar a estabilizar el plasma que alimenta las reacciones de fusión.
Experimentos y simulaciones por computadora descubrieron que los gránulos inyectados ayudan a crear condiciones en el plasma que podrían desencadenar pequeñas erupciones llamadas modos localizados en el borde ELM. Si se activan con suficiente frecuencia, los pequeños ELM evitan erupciones gigantes que podrían detener las reacciones de fusión y dañarInstalación ITER.
Los científicos de todo el mundo buscan replicar la fusión en la Tierra para un suministro de energía prácticamente inagotable para generar electricidad. El proceso involucra plasma, una sopa muy caliente de electrones flotantes y núcleos atómicos o iones. La fusión de los núcleoslibera una tremenda cantidad de energía.
En los experimentos actuales, los investigadores inyectaron gránulos de carbono, litio y carburo de boro, metales ligeros que comparten varias propiedades del berilio, en la Instalación Nacional de Fusión DIII-D que General Atomics opera para el DOE en San Diego."Estos metales ligeros son materiales comúnmente utilizados dentro de DIII-D y comparten varias propiedades con el berilio", dijo el físico de PPPL Robert Lunsford, autor principal del artículo que informa los resultados Materiales nucleares y energía . Debido a que la estructura interna de los tres metales es similar a la del berilio, los científicos infieren que todos estos elementos afectarán el plasma ITER de manera similar. Los físicos también usaron campos magnéticos para hacer que el plasma DIII-D se parezca al plasmacomo se prevé que ocurra en ITER.
Estos experimentos fueron los primeros de su tipo ". Este es el primer intento de tratar de descubrir cómo estos gránulos de impureza penetrarían en ITER y si haría un cambio suficiente en la temperatura, la densidad y la presión para activar un ELM", dijo Rajesh Maingi, jefe de investigación de plasma de PPPL y coautor del artículo." Y, de hecho, parece que esta técnica de inyección de gránulos con estos elementos sería útil ".
Si es así, la inyección podría reducir el riesgo de grandes ELM en el ITER. "La cantidad de energía que se conduce a las primeras paredes del ITER por los ELM que ocurren espontáneamente es suficiente para causar daños graves en las paredes", dijo Lunsford. "Si nadaUna vez hecho esto, tendría una vida útil de componentes inaceptablemente corta, posiblemente requiriendo el reemplazo de piezas cada dos meses ".
Lunsford también usó un programa que él mismo escribió que mostraba que inyectar gránulos de berilio de 1.5 milímetros de diámetro, aproximadamente el grosor de un palillo de dientes, penetraría en el borde del plasma ITER de una manera que podría provocar pequeños ELM., suficiente de la superficie del gránulo se evaporaría, o se ablaría, para permitir que el berilio penetre en ubicaciones en el plasma donde los ELM pueden activarse de manera más efectiva.
El siguiente paso será calcular si los cambios de densidad causados por los gránulos de impurezas en ITER realmente desencadenarían un ELM como indican los experimentos y las simulaciones. Esta investigación se está llevando a cabo actualmente en colaboración con expertos internacionales en ITER.
Los investigadores prevén la inyección de gránulos de berilio como una de las muchas herramientas, incluido el uso de imanes externos y la inyección de gránulos de deuterio, para administrar el plasma en instalaciones de tokamak en forma de rosquilla como ITER. Los científicos esperan realizar experimentos similares en el Joint EuropeanTorus JET en el Reino Unido, actualmente el tokamak más grande del mundo, para confirmar los resultados de sus cálculos. Dice Lunsford: "Creemos que llevará a todos trabajando juntos con un montón de técnicas diferentes para realmente resolver el problema de ELMcontrolar."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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