I dispositivi Tokamak utilizzano forti campi magnetici per confinare e modellare il plasma che contiene il combustibile che realizza la fusione. La forma del plasma influenza la facilità o la difficoltà di ottenere una valida fonte di energia da fusione. In un tokamak convenzionale, la sezione trasversale del plasma ha la forma della lettera D maiuscola. Quando la parte diritta della D è rivolta verso il lato "buco della ciambella" del tokamak a forma di ciambella, questa forma è chiamata triangolarità positiva. Quando la sezione trasversale del plasma ha una forma a D rovesciata e la parte curva della D è rivolta verso il lato del "buco della ciambella", allora questa forma è chiamata triangolarità negativa. Una nuova ricerca mostra che la triangolarità negativa riduce quanto il plasma interagisce con le superfici del materiale rivolte verso il plasma del tokamak. Questa scoperta indica vantaggi critici per il raggiungimento dell'energia da fusione nucleare.

Una delle sfide nella scienza e nella tecnologia dell'energia da fusione è come costruire future centrali elettriche che controllino i plasmi molte volte più caldi del sole. A queste temperature estreme, le interazioni del plasma con le pareti di materiale del reattore di potenza devono essere controllate e minimizzate. Le interazioni indesiderate si verificano a causa della turbolenza nella regione di confine del plasma. Questa ricerca mostra che la turbolenza al confine nei plasmi a triangolarità negativa è molto ridotta rispetto a quella che si verifica nei plasmi con una forma a triangolarità positiva. Di conseguenza, anche le interazioni indesiderate con le pareti rivolte verso il plasma sono molto ridotte, determinando in linea di principio una maggiore durata della parete e una riduzione del rischio di danneggiamento della parete, qualcosa che potrebbe spegnere un reattore.

Gli scienziati lo sanno, nei dispositivi di fusione tokamak, forme di plasma core con triangolarità negativa mostrano un sostanziale aumento del confinamento energetico rispetto ai plasmi con triangolarità positiva. Le forme di plasma triangolari negative mostrano anche riduzioni dei livelli di fluttuazione della temperatura e della densità degli elettroni del nucleo. Questo di per sé rende i plasmi triangolari negativi candidati promettenti per un futuro reattore a fusione.

La nuova ricerca qui riportata mostra che il segno e il grado di triangolarità hanno anche un grande effetto sulla dinamica del bordo del plasma e sulle proprietà di potenza e scarico delle particelle, ma gli scienziati sanno relativamente poco di tali effetti. Questi esperimenti al Tokamak à Configuration Variable (TCV), con sede presso l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) a Losanna, Svizzera, ha rivelato una forte riduzione delle fluttuazioni del plasma limite e dell'interazione del plasma con la parete di fronte per valori di triangolarità sufficientemente negativi. I ricercatori hanno osservato gli effetti su un'ampia gamma di densità sia nel plasma limitato dalla parete interna che in quello deviato. Questa forte riduzione dell'interazione plasma-parete a triangolarità sufficientemente negativa rafforza le prospettive di plasmi con triangolarità negativa come potenziale soluzione del reattore.

La ricerca è stata pubblicata su Fusione nucleare .