La fusión por confinamiento magnético promete cantidades casi ilimitadas de energía, disponibles bajo demanda y produciendo dióxido de carbono cero. Pero para aprovechar esa energía, debemos atrapar el plasma, un gas ionizado, más caliente que el centro del soldentro de una instalación magnética en forma de rosquilla llamada tokamak que mide solo unos pocos metros de ancho. Como se puede adivinar, el plasma confinado se vuelve turbulento y esa turbulencia filtra energía del núcleo ultracaliente a la pared a temperatura ambiente.
Pero un ligero aumento en la potencia de calentamiento puede reducir la turbulencia cerca del borde del tokamak y hacer que la energía se filtre mucho menos. Este nuevo estado de alto confinamiento, conocido técnicamente como "modo H" y descubierto en Alemania en 1982,abrió una nueva y prometedora vía hacia la producción de energía de fusión.
Sin embargo, todavía no hay una explicación concluyente para la desaparición de la turbulencia. Un contendiente popular, el modelo "depredador-presa", postula que la turbulencia arroja espontáneamente toda su energía en un giro benigno del plasma llamado "flujo medio" que lo haceno transporta calor. Según este modelo, el hilado actúa como un depredador que se alimenta de remolinos presas en la turbulencia. Si el depredador es demasiado exitoso, la población de remolinos cae en picado y los flujos medios depredadores crecen en consecuencia.El modelo de presa sugiere que la energía en los flujos medios debe aumentar aproximadamente en la misma cantidad que la energía en las turbulencias. ¿Pero esto realmente sucede?
En el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton del Departamento de Energía de EE. UU. PPPL, los investigadores descubrieron que no es así. Utilizaron un diagnóstico de imágenes de gas soplado GPI que les permitió ver directamente las fluctuaciones de plasma turbulentas en la región del borde del esférico nacional de PPPLTorus Experiment NSTX, la instalación de fusión insignia del laboratorio, que desde entonces se ha actualizado.
Bombear pequeñas cantidades de gas neutro en el plasma hizo que los neutros interactuaran con el plasma y brillaran. Una cámara rápida grabó películas de ese brillo y reveló cómo evolucionó la turbulencia en el espacio y el tiempo. Los investigadores también pudieron inferir la velocidadel plasma. Esto permitió la evaluación tanto de la energía en las fluctuaciones turbulentas como en los flujos medios, proporcionando un control directo sobre si la evolución de estas condiciones satisface las expectativas del modelo depredador-presa.
Sorprendentemente, la respuesta fue un rotundo "no". Al evaluar cuidadosamente la energía en los flujos y la turbulencia, manteniendo todos los términos importantes, descubrieron que en NSTX la energía en los flujos medios nunca fue, ni siquiera en modo H- mayor que aproximadamente el 1 por ciento de la energía en la turbulencia antes de la transición al modo H. Esto mostró claramente que la reducción en la energía de la turbulencia no podía explicarse por el aumento en la energía del flujo medio, descartando la presa depredadormodelo.
Con este resultado, el misterio del modo H se profundiza nuevamente. Sin embargo, al descartar una explicación, los resultados de NSTX pueden reenfocar los esfuerzos en otros contendientes, lo que aumenta las posibilidades de identificar la física detrás del misterioso "modo H"y facilitando la capacidad de emplearlo para el éxito de futuros reactores de fusión.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sociedad Estadounidense de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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