Los físicos del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE han ayudado a desarrollar un nuevo modelo informático de estabilidad del plasma en máquinas de fusión en forma de rosquilla conocidas como tokamaks. El nuevo modelo incorpora hallazgos recientes obtenidos de esfuerzos de investigación relacionadosy simplifica la física involucrada para que las computadoras puedan procesar el programa más rápidamente. El modelo podría ayudar a los científicos a predecir cuándo un plasma podría volverse inestable y luego evitar las condiciones subyacentes.
Esta investigación se informó en un artículo publicado en Física de plasma en febrero de 2017, y recibió fondos de la Oficina de Ciencia Ciencias de la Energía de Fusión del DOE.
El código de estabilidad del plasma fue escrito en parte por Jack Berkery, un científico investigador del Departamento de Física Aplicada y Matemática Aplicada de la Universidad de Columbia que ha estado asociado con PPPL durante casi 10 años. Está trabajando en este proyecto con Steve Sabbagh, unCientífico investigador sénior y profesor adjunto de física aplicada en Columbia que ha colaborado con PPPL durante casi tres décadas. Tanto Berkery como Sabbagh son parte del grupo Columbia en PPPL.
La nueva investigación es la última en el esfuerzo combinado de los físicos para desarrollar un programa de computadora estabilizador de plasma más grande y más capaz conocido como el código de Caracterización y Pronóstico de Eventos de Interrupción DECAF que predecirá y ayudará a evitar interrupciones.
Dentro de los plasmas de tokamak, muchas fuerzas se equilibran para crear un equilibrio estable. Una fuerza es una presión de expansión creada por las propiedades intrínsecas del plasma: una sopa de partículas cargadas eléctricamente. Otra fuerza es producida por imanes que confinan el plasma, evitandoal tocar las paredes internas del tokamak y al enfriarse.
Los físicos e ingenieros de plasma quieren que el plasma esté bajo tanta presión magnética como sea posible, porque la alta presión significa que las partículas de plasma interactúan con mayor frecuencia, lo que aumenta las posibilidades de que ocurran reacciones de fusión y la cantidad de calor producida por el tokamakInvestigaciones anteriores de Berkery y Sabbagh en máquinas que incluyen el National Spherical Torus Experiment-Upgrade NSTX-U en PPPL han demostrado que la presión plasmática alta puede ser contenida de manera estable si otras propiedades del plasma, como la forma en querota, tiene características particulares.
"Idealmente, desea operar tokamaks a alta presión porque para obtener un buen rendimiento de fusión, desea tener la mayor presión posible", continuó Berkery. "Desafortunadamente, cuando lo hace, pueden surgir inestabilidades. Entonces, si puedeencuentre una manera de estabilizar el plasma, luego puede operar su tokamak a una presión más alta ".
El programa actualizado fue escrito para predecir las condiciones que contendrían mejor el plasma de alta presión. Sin embargo, el programa es solo un componente del código DECAF, que incluye muchos módulos que supervisan diferentes aspectos de un plasma en un esfuerzopara determinar cuándo el plasma se está volviendo inestable. "Durante años, hemos estado investigando qué condiciones conducen a la inestabilidad y cómo podemos tratar de evitar esas condiciones", dijo Berkery.
El código recopila información que incluye la densidad del plasma, la temperatura y la forma de rotación del plasma. Luego calcula qué combinaciones de estas condiciones producen un plasma estable, descubriendo simultáneamente qué combinaciones de condiciones producen un plasma inestable. El nuevo código específicamentebusca signos de un estado inestable próximo conocido como modo de pared resistiva. Un plasma entra en este estado cuando las fuerzas que hacen que el plasma se expanda son más fuertes que las fuerzas que confinan el plasma. Los campos magnéticos intrínsecos del plasma se expanden hacia afuera y golpean el interior delparedes de tokamak.
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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