Los físicos del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. han dado un paso importante hacia
¿Por qué es tan importante lograr la fusión nuclear?
La fusión nuclear es un proceso físico quealimenta nuestro Sol. Ocurre cuando los átomos se juntan a temperaturas y presiones extremadamente altas, lo que hace que liberen enormes cantidades de energía al fusionarse con átomos más pesados.
Científicos de todo el mundo están trabajando paracapturar y dirigir el proceso de fusión atómica en la Tierra para desarrollar una fuente de energía limpia, libre de carbono y posiblemente inagotable. Ya han hecho varios intentos, pero sólo por unos segundos. Una razón es el colapso térmico.
¿Por qué se produce el colapso térmico y qué es?
Un problema que los científicos desconocían previamente en su estudio del colapso térmico es la forma tridimensional o topología de las líneas de campo erráticas causadas por la inestabilidad turbulenta.
Foto: Rsvilkoks, CC BY-SA 4.0, vía Wikimedia Commons
Ella provocó la creación de pequeñas "colinas".y “valles”, donde algunas partículas quedan retenidas mientras otras ruedan cuesta abajo e impactan las paredes del objeto. La existencia de estas "colinas" provoca un rápido colapso de la temperatura, el llamado enfriamiento térmico.
En un nuevo estudio, los científicos rastrearoncolapso al desorden tridimensional de fuertes campos magnéticos. Se utilizan en instalaciones termonucleares como sustitutos de la poderosa gravedad, que provoca reacciones de fusión en los cuerpos celestes, por ejemplo, en el Sol.
Sin embargo, en experimentos de laboratorio estos camposdesordenado debido a la inestabilidad del plasma. En caso de una infracción grave, las líneas de campo se desordenan por completo y “se enredan como espaguetis”, escriben los científicos. Debido a esto, una gran cantidad de partículas se “pegan” a la pared del tokamak. El calor resultante puede dañar las paredes de la instalación de fusión.
¿Qué han hecho los científicos?
Como parte de un nuevo estudio, los científicosDescubrió cómo crear un mapa especial para comprender la topología de las líneas eléctricas. Esto nivela las “colinas” magnéticas. Sin ellos, la mayoría de los electrones quedarían atrapados y no podrían provocar el enfriamiento térmico observado en los experimentos.
Así, los científicos simularon la topología de las térmicas.enfriamiento como una estructura tridimensional compleja. En particular, evitaron las simplificaciones excesivas que tan a menudo engañan a los físicos. Esta topología es notoriamente difícil de entender debido a la compleja interacción entre los campos eléctricos y magnéticos. Los investigadores de PPPL utilizaron el código GTS del laboratorio para comprenderla.
¿Cómo funciona?
El código modela el efecto de la turbulenciaInestabilidad en el movimiento de partículas. Muestra cómo el campo eléctrico creado en las instalaciones arroja partículas entre las líneas del campo magnético y luego contribuye al movimiento resultante de las partículas atrapadas. Esto es lo que conduce al enfriamiento térmico.
¿Por qué es esto importante?
Nuevo estudio explica en términos defísica, cómo el plasma pierde energía hacia la pared en presencia de líneas de campo magnético. Esto es muy útil para encontrar formas innovadoras de mitigar o prevenir el enfriamiento térmico y la ruptura del plasma en el futuro.
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