Es posible que esté más familiarizado con el elemento de litio como un componente integral de la batería de su teléfono inteligente, pero el elemento también juega un papel en el desarrollo de energía de fusión limpia. Cuando se usa en superficies de tungsteno en dispositivos de fusión, el litio puede reducir las inestabilidades periódicasen plasma que puede dañar las paredes del reactor, los científicos han descubierto.
Los resultados, demostrados por científicos del Laboratorio de Física de Plasma Princeton PPPL del Departamento de Energía de EE. UU. DOE y colaboradores del Tokamak Superconductor Avanzado Experimental de China ESTE encontraron que el polvo de litio puede eliminar inestabilidades conocidas como modos localizados en el borde ELM cuando se usa para recubrir un componente de plasma de tungsteno llamado "desviador", la unidad que extrae el calor residual y las partículas del plasma que alimenta las reacciones de fusión. Si se deja solo, tales inestabilidades pueden dañar el desviador y provocar que las reacciones de fusión se esfuman.
Los resultados son buenas noticias para dispositivos futuros que planean usar tungsteno para sus propios desviadores diseñados para funcionar con litio.
Experimentos anteriores con polvo de litio en EAST han confirmado la capacidad del metal para eliminar o reducir la frecuencia e intensidad de las explosiones periódicas de ELM que se producen en el borde exterior de los plasmas que pueden dañar el desviador. Los ELM se desarrollan regularmente cuando el plasma entra en un nivel alto-el estado de energía conocido como modo de alto confinamiento, o modo H, que retiene el calor dentro del plasma de manera más eficiente. Los ELM también pueden liberar grandes cantidades de calor que dañan los componentes enfrentados al plasma y liberan material erosionado que puede ingresar al plasma y enfriarselas reacciones de fusión
Durante los experimentos anteriores, los desviadores superior e inferior de EAST fueron recubiertos con carbono ligero y poroso en lugar de tungsteno de metal pesado. "Entonces, la pregunta era si el litio tendrá el mismo efecto en las paredes de tungsteno que en las paredes de carbono".dijo el físico PPPL Rajesh Maingi, autor principal con Jiansheng Hu del Instituto de Física de Plasma de la Academia de Ciencias de China ASIPP de un artículo que describe los resultados en la revista Fusión nuclear .
El tema estaba en duda porque la investigación reciente sobre otros tokamaks con forma de rosquilla, como la Actualización del experimento del desviador simétrico Axi ASDEX-U en Alemania, ha sugerido que los componentes de tungsteno con revestimiento de plasma en realidad reducen la capacidad derecubrimientos de litio para controlar los ELM. Se inyectó litio en ASDEX-U a través de gránulos grandes y rápidos, en comparación con el polvo de litio que se inyectó gravitacionalmente en los experimentos EAST.
En los experimentos recientes, los investigadores manipularon el plasma dentro del ESTE para que agotara el calor residual en la parte superior de los dos desviadores dentro del tokamak. A diferencia del desviador inferior, que estaba hecho de carbono, el desviador superior está fabricado con tungsteno.
Los resultados mostraron que el litio inyectado en plasma en contacto con tungsteno reduce los ELM tanto como el litio cuando el plasma agota su calor sobre el carbono. Los físicos ahora han aumentado la confianza de que las técnicas utilizadas para reducir los ELM en las máquinas de fusión actuales podránpara reducir los ELM en máquinas más grandes en el futuro, siempre que estén diseñados para ser compatibles con el litio.
El equipo de investigación señaló que se hizo más fácil eliminar los ELM a medida que avanzaban los experimentos, sugiriendo que la eliminación podría requerir menos litio a medida que pasaba el tiempo. Por lo tanto, a los científicos les gustaría encontrar una manera de regular la cantidad de litio inyectado en el plasma, tal vezreduciendo la tasa de inyección una vez que los ELM han desaparecido para controlar el inventario de litio y optimizar el rendimiento del plasma.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :