Due problemi principali che affrontano l'energia di fusione a confinamento magnetico stanno consentendo alle pareti dei dispositivi che ospitano le reazioni di fusione di sopravvivere al bombardamento di particelle energetiche, e migliorare il confinamento del plasma necessario per le reazioni. Presso il Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, ricercatori hanno scoperto che rivestire le pareti di tokamak con litio, una luce, metallo argenteo:può portare a progressi su entrambi i fronti.

Esperimenti recenti sul Lithium Tokamak Experiment (LTX), la prima struttura a circondare completamente il plasma con litio liquido, hanno mostrato che i rivestimenti al litio possono produrre temperature che rimangono costanti per tutto il percorso dal nucleo centrale caldo del plasma al bordo esterno normalmente freddo. I risultati hanno confermato le previsioni secondo cui alte temperature ai bordi e profili di temperatura costanti o quasi costanti deriverebbero dalla capacità del litio di impedire alle particelle di plasma vaganti di calciare o riciclare il gas freddo dalle pareti di un tokamak nel bordo del plasma.

Vicino a 100 milioni di gradi Celsius

I dispositivi Fusion funzioneranno vicino a 100 milioni di gradi Celsius, più caldo del nucleo di 15 milioni di gradi del sole. Il bordo del plasma, a pochi metri dal nucleo di 100 milioni di gradi, normalmente sarà relativamente fresco di qualche migliaio di gradi, come il gas ionizzato, o plasma, all'interno di una lampadina fluorescente. "Questa è la prima volta che qualcuno ha dimostrato sperimentalmente che il bordo del plasma può rimanere caldo a causa del ridotto riciclaggio, " ha detto il fisico Dennis Boyle, autore principale di un articolo pubblicato online il 5 luglio sulla rivista Lettere di revisione fisica . Il supporto per questo lavoro viene dal DOE Office of Science.

Un bordo più caldo può migliorare le prestazioni del plasma in molti modi. Impedire al gas riciclato di raffreddare il bordo riduce la quantità di riscaldamento esterno che deve essere applicato per mantenere il plasma abbastanza caldo da consentire la fusione, rendere più efficiente un reattore. "Se il bordo è caldo, espande il volume di plasma disponibile per la fusione, " Boyle ha detto, "e la mancanza di un gradiente di temperatura previene le instabilità che riducono il confinamento del plasma".

I ricercatori hanno eseguito questa serie di esperimenti con litio solido, Boyle ha spiegato, ma un rivestimento di litio liquido potrebbe produrre risultati simili. I fisici hanno usato a lungo entrambe le forme di litio per rivestire le pareti di LTX. Poiché il litio liquido che scorre potrebbe assorbire particelle calde ma non si consumerebbe o si spezzerebbe se colpito da esse, ridurrebbe anche i danni alle pareti del tokamak, un'altra sfida critica per la fusione.

Aggiorna il prossimo

I fisici hanno eseguito la recente ricerca prima di un aggiornamento dell'LTX, che attualmente è in corso. L'aggiornamento aggiungerà un iniettore a raggio neutro che alimenterà il nucleo del plasma e fornirà più riscaldamento e densità del plasma per verificare se il litio può ancora mantenere la temperatura costante in condizioni più vicine a un vero reattore a fusione.

Il raggiungimento di profili di temperatura costanti è stato uno degli obiettivi principali di LTX. Raggiungere quell'obiettivo "dà evidenza di un nuovo, regime plasma potenzialmente ad alte prestazioni per dispositivi di fusione, "hanno scritto gli autori. Il prossimo passo sarà vedere se un tale regime può essere raggiunto.