Sfruttare il potere che fa brillare il sole e le stelle potrebbe essere reso più facile da potenti magneti con forme più dritte rispetto a prima. I ricercatori collegati al Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) hanno trovato un modo per creare tali magneti per impianti di fusione noti come stellarators.

Tali strutture hanno complesse bobine magnetiche attorcigliate, rispetto alle bobine diritte su e giù nelle strutture tokamak più ampiamente utilizzate e possono produrre reazioni di fusione senza il rischio di interruzioni che i tokamak devono affrontare. Questo vantaggio rende gli stellarators un candidato per fungere da modello per un impianto pilota a fusione di prossima generazione.

Ora, aggiungendo sezioni alle bobine dello stellarator che sono relativamente diritte, i ricercatori potrebbero sia ridurre i costi di produzione sia semplificare l'installazione di aperture che consentirebbero ai tecnici di riparare l'interno del dispositivo. Entrambe le innovazioni potrebbero aiutare lo sviluppo di una centrale elettrica a stellarator, replicando la fusione sulla Terra per una fornitura praticamente inesauribile di energia per generare elettricità senza produrre gas serra o scorie radioattive di lunga durata.

"In futuro, le persone dovranno sostituire i componenti all'interno degli stellarators quando si usurano, il che richiede grandi aperture tra le bobine dei magneti", ha affermato il fisico Caoxiang Zhu, autore dell'articolo che riporta i risultati in Fusione nucleare che ha completato la ricerca quando era nello staff di PPPL. Ora fa parte dello staff dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina. "Ma è difficile avere grandi aperture negli stellarators perché le bobine elettromagnetiche si muovono a zig zag e sono davvero complesse". Ma utilizzando una tecnica matematica nota come "rappresentazione spline", Zhu e gli altri collaboratori sono stati in grado di progettare magneti con sezioni più diritte rispetto a prima, creando comunque campi magnetici che possono confinare il plasma. Quelle sezioni rettilinee potrebbero fornire buone posizioni per le finestre.

Inventati dall'astrofisico Lyman Spitzer, il primo direttore di PPPL, gli stellarators sono concetti di struttura di fusione che utilizzano magneti ad alta potenza per creare campi magnetici intrecciati che confinano plasma, gas caldo costituito da elettroni e nuclei atomici nudi. Gli stellarator presentano vantaggi rispetto ai tokamak, dispositivi a forma di ciambella che sono attualmente il concetto di struttura di fusione più popolare in tutto il mondo, ma i loro magneti straordinariamente complicati hanno reso difficile la progettazione e la costruzione.

Zhu ei ricercatori hanno aggiunto la capacità spline al codice del computer FOCUS di Zhu. Per testare il concetto, il team ha progettato magneti che potrebbero adattarsi all'Helically Symmetric eXperiment (HSX), uno stellarator dell'Università del Wisconsin-Madison.

Il codice aggiornato ha mostrato che i ricercatori potrebbero creare magneti più dritti di prima preservandone la forza e la precisione. "In linea di principio, puoi sempre realizzare bobine più dritte, ma il compromesso è che i loro campi magnetici potrebbero non confinare il plasma così come quelli prodotti da bobine più tortuose", ha affermato Nicola Lonigro, uno studente del Doe's Science Undergraduate Laboratory Internship ( SULI) all'epoca della ricerca, autore principale dell'articolo, e ora dottore di ricerca. candidato all'Università di York in Gran Bretagna. "Ma la nostra ricerca ha dimostrato che potresti realizzare una bobina più semplice con sezioni più dritte che abbiano la stessa forma e intensità del campo magnetico di quelle convenzionali."

La creazione di magneti più semplici potrebbe aiutare lo sviluppo di una centrale elettrica a fusione stellare. "A lungo termine, questo lavoro è un contributo allo sforzo più ampio che cerca di rendere commercialmente fattibili gli stellarator", ha affermato Lonigro. + Esplora ulteriormente

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