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La ricerca condotta dagli scienziati del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti fornisce nuove prove che le particelle di boro, l'ingrediente principale del detergente per la casa Borace, può rivestire componenti interni di dispositivi al plasma a forma di ciambella noti come tokamak e migliorare l'efficienza delle reazioni di fusione.

"Il nostro esperimento fornisce informazioni chiave su come funziona questa tecnica, " ha detto il fisico PPPL Alessandro Bortolon, autore principale di un articolo che riporta i risultati in Fusione nucleare . "I risultati aiuteranno a chiarire se l'iniezione controllata di polvere di boro potrebbe essere utilizzata per supportare il funzionamento efficiente dei futuri reattori a fusione".

Fusion combina elementi leggeri sotto forma di plasma:il caldo, stato carico della materia composto da elettroni liberi e nuclei atomici, in un processo che può generare enormi quantità di energia. Gli scienziati stanno cercando di sfruttare la fusione, che alimenta il sole e le stelle, creare una fonte di energia virtualmente inesauribile per generare elettricità.

I ricercatori hanno scoperto che la tecnica di iniezione del boro semplifica la produzione di plasmi affidabili ad alte prestazioni in tokamak con componenti interni rivestiti con elementi leggeri come il carbonio, comunemente usato nei dispositivi attuali. I risultati sono stati derivati ​​da esperimenti sul DIII-D National Fusion Facility che la General Atomics gestisce per il DOE.

La ricerca integra i risultati precedenti degli esperimenti condotti sull'Axially Symmetric Divertor Experiment-Upgrade (ASDEX-U), gestito dal Max Planck Institute for Plasma Physics a Garching, Germania. Questi esperimenti hanno dimostrato che la tecnica di iniezione del boro ha consentito l'accesso a plasmi ad alte prestazioni in tokamak con interni rivestiti con metalli come il tungsteno. Insieme, gli esperimenti DIII-D e ASDEX-U forniscono una forte evidenza che la tecnica di iniezione del boro assicurerà buone prestazioni al plasma per una vasta gamma di macchine per la fusione.

Gli esperimenti DIII-D hanno anche riempito un'informazione mancante confermando che la tecnica di iniezione porta alla deposizione di uno strato di boro all'interno di un tokamak. "Intuitivamente penseresti che quando la polvere di boro cade nel plasma, il boro si dissolverebbe e andrebbe da qualche parte nel tokamak, " disse Bortolon. "Ma nessuno aveva mai provato a confermare la formazione di uno strato di boro da parte del plasma stesso. Non c'erano informazioni. Questa è la prima volta che questo viene mostrato e misurato direttamente utilizzando questa tecnica".

Lo strato di boro impedisce il trasferimento di materiale dalla parete interna al plasma, mantenendo il plasma libero da impurità che potrebbero diluire il combustibile principale del plasma. Meno impurità rendono il plasma più stabile e riducono la frequenza delle interruzioni.

La tecnica di iniezione potrebbe integrare o addirittura sostituire l'attuale tecnica di deposizione del boro, che richiede lo spegnimento del tokamak per diversi giorni. quella tecnica, nota come boronizzazione a scarica luminosa, coinvolge anche gas tossici.

Il metodo della polvere di boro elimina questi problemi. "Se usi l'iniezione di polvere di boro, non dovresti interrompere tutto e spegnere le bobine magnetiche del tokamak, " disse Bortolon. "Inoltre, non devi preoccuparti di maneggiare un gas tossico. Avere uno strumento come questo potrebbe essere estremamente importante per i futuri dispositivi di fusione".