Improvvise esplosioni di calore che possono danneggiare le pareti interne degli esperimenti di fusione tokamak sono un ostacolo che gli operatori delle strutture devono superare. Tali esplosioni, chiamati "modalità localizzate perimetrali (ELM), "si verificano in dispositivi tokamak a forma di ciambella che ospitano il caldo, plasma carico che viene utilizzato per replicare sulla Terra il potere che guida il sole e le altre stelle. Ora i ricercatori del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) hanno osservato direttamente un processo possibile e precedentemente sconosciuto che può innescare ELM dannosi.

Lavorare insieme, i fisici Ahmed Diallo, uno sperimentatore, e Julien Dominiski, un teorico, ha messo insieme i dati del DIII-D National Fusion Facility che la General Atomics gestisce per il DOE a San Diego, per scoprire un innesco per un particolare tipo di ELM che non si adatta ai modelli attuali di destabilizzazione del plasma ELM. I loro risultati potrebbero far luce sulla varietà di meccanismi che portano all'insorgenza di ELM e potrebbero ampliare il portafoglio di strumenti di soppressione ELM. Comprendere la fisica dell'ELM è fondamentale per sviluppare strutture di fusione in grado di fondere elementi leggeri sotto forma di plasma, lo stato della materia composto da elettroni liberi e nuclei atomici, per produrre una fonte di energia virtualmente inesauribile per generare elettricità.

Dati sconcertanti

Le nuove osservazioni, segnalato in Lettere di revisione fisica , è iniziato come uno sforzo per svelare dati sconcertanti rilevati dalle sonde del campo magnetico e dalle fluttuazioni della densità del plasma durante gli esperimenti DIII-D. I dati hanno mostrato l'eruzione degli ELM dopo periodi di insolita quiescenza. "Si trattava di casi speciali che non seguivano un modello standard, " ha detto Diallo. "Abbiamo iniziato a scavare in questo insieme, " Ha detto Dominiski. "È stata una collaborazione molto interessante".

In circa sei mesi di ricerca congiunta, i fisici hanno scoperto correlazioni inedite delle fluttuazioni negli esperimenti DIII-D. Queste correlazioni hanno rivelato la formazione di due modalità, o onde, ai margini del plasma che si sono accoppiate per generare una terza modalità. Il nuovo arrivato si è quindi spostato verso la parete del tokamak, creando una distorsione radiale in termini tecnici, che ha innescato esplosioni di ELM a bassa frequenza.

Gli ELM erano un tipo visto anche sul Joint European Torus (JET) nel Regno Unito, l'aggiornamento ASDEX in Germania e altri dispositivi di fusione dopo periodi di quiescenza. In linea di principio, i risultati potrebbero applicarsi anche a sistemi come brillamenti solari e tempeste geomagnetiche che si scatenano improvvisamente, secondo la carta.

Aprire una porta

Mentre i risultati aprono una porta su un metodo per attivare gli ELM, non spiegano completamente il processo. I due fisici cercano quindi di analizzare più set di dati. "Se riusciamo a comprendere appieno come funziona l'attivazione, possiamo bloccarla e invertirla, " ha detto Diallo.