La chiave della nuova tecnica è misurare la quantità di luce emessa dalle pareti quando vengono colpite da particelle ad alta energia, come quelle che si trovano nei dispositivi di fusione chiamati tokamak. Questo metodo, noto come termografia attiva, verrà in futuro combinato con una termocamera a infrarossi che misura già la quantità di calore che scorre attraverso le pareti.
“Per la prima volta, possiamo osservare simultaneamente il trasporto di calore e particelle su un dispositivo di fusione”, ha affermato il fisico del PPPL Richard Hawryluk, il principale ricercatore del progetto. “Comprendere il calore e le particelle depositate sui materiali delle pareti ci aiuterà a scoprire come ottimizzare le prestazioni e la durata del reattore”.
Gli scienziati del PPPL hanno collaborato con ricercatori dell’Oak Ridge National Laboratory (ORNL) del DOE, della General Atomics e del Massachusetts Institute of Technology per sviluppare la nuova tecnica. Il team ha testato la tecnica sul Joint European Torus (JET) dell’ORNL, il dispositivo di fusione tokamak più grande e potente al mondo.
"Siamo stati in grado di utilizzare un raggio riscaldante ad alta potenza per riscaldare con precisione un punto localizzato sulla superficie della nave JET e registrare la luce emessa", ha affermato Hawryluk. “Ciò ci ha permesso di misurare il contributo relativo del calore e delle particelle ai carichi termici superficiali e di determinare come cambiano i carichi termici superficiali al variare delle condizioni del plasma”.
Il team ha scoperto che i carichi termici venivano ridotti quando il plasma si trovava in una modalità ad alto confinamento chiamata “modalità H”. Questo perché il plasma era più stabile in modalità H e il calore e le particelle erano confinati in modo più efficace nel nucleo del plasma, riducendo la quantità di calore e particelle che raggiungevano le pareti.
La nuova tecnica fornisce uno strumento prezioso per studiare le interazioni plasma-parete nei tokamak. Queste informazioni sono fondamentali per progettare e far funzionare dispositivi di fusione in grado di produrre elettricità senza danneggiare i loro componenti.
"Questo è un passo avanti molto importante nella comprensione di come il calore e le particelle si depositano sulle superfici dei dispositivi di fusione rivolte verso il plasma", ha affermato Hawryluk. “Questa conoscenza ci aiuterà a progettare i futuri reattori a fusione che potranno funzionare in modo più efficiente e per periodi di tempo più lunghi”.
