Quando si tratta di venti di plasma in un tokamak, i ricercatori sono sempre alla ricerca della soluzione Riccioli d'oro, quella giusta. I venti troppo alti o troppo bassi possono ridurre l'efficienza del plasma. I ricercatori del DIII-D National Fusion Center stanno utilizzando un nuovo tipo di imaging per aiutare a far muovere il vento alla giusta velocità. I venti di plasma sono più comunemente indicati come flussi. I ricercatori stanno utilizzando l'imaging di coerenza per comprendere meglio le velocità degli ioni nel flusso. I risultati aiuteranno a progettare soluzioni di scarico efficaci. Queste soluzioni miglioreranno le prestazioni del plasma di fusione e aumenteranno l'efficienza.

Flussi con velocità superiori a 40 chilometri al secondo possono trasportare calore e particelle per lunghe distanze nel plasma di confine di un tokamak a fusione. Quando questi flussi viaggiano troppo veloci, o se diventano stagnanti, possono danneggiare le prestazioni del plasma consentendo l'accumulo di impurità. La caratterizzazione dei flussi di impurità e ioni principali con l'imaging di coerenza offre maggiori dettagli spaziali rispetto ai metodi precedenti. Consente il confronto dettagliato del modello/esperimento necessario per migliorare i modelli. Oltre a maggiori dettagli spaziali, i set di dati di imaging offrono approfondimenti su plasmi estremamente caldi e ad alte prestazioni. Gli scienziati possono utilizzare i set di dati per studiare flussi 3D complessi.

L'imaging di coerenza misura l'emissione spostata verso il rosso e verso il blu dagli ioni che si irradiano nello spettro visibile combinando un interferometro con una fotocamera veloce. Le immagini risultanti vengono utilizzate per calcolare la velocità in tutto il campo visivo della telecamera. I set di dati risultanti confrontano la sofisticata modellazione dei fluidi del deviatore di plasma del tokamak.

In questo studio, i ricercatori hanno confrontato le velocità degli ioni di elio 2-D nelle regioni dello strato di raschiamento e del divertore del tokamak DIII-D con simulazioni di modellazione dei fluidi all'avanguardia utilizzando un codice sofisticato. La velocità degli ioni di elio caricati singolarmente che viaggiano lungo le linee del campo magnetico è stata ben prevista dal modello nella regione vicino alla piastra del divertore dove He+ è lo ione dominante, e la fisica elettronica domina l'equilibrio della quantità di moto. Più a monte, dove l'elio doppiamente caricato (He2+) è la principale specie di ioni e la fisica degli ioni diventa più importante, la modellazione dei fluidi sottovaluta la velocità di un fattore da 2 a 3. Questi risultati indicano che è necessaria una migliore comprensione per prevedere il comportamento della popolazione di ioni in queste condizioni difficili e che c'è ancora molto da imparare sul ruolo degli ioni nel divertore tokamak.