Tokamak es un tipo de reactor termonuclear; es una instalación toroidal para confinamiento de plasma magnético con el fin de lograr condiciones bajo las cuales es posible mantener una reacción termonuclear estable. El trabajo con ellos ha estado funcionando durante varias décadas, y hasta ahora no se ha visto un final en este trabajo: no hay reactores de salida económica, como no los había. Uno de los problemas es la inestabilidad del proceso, es muy difícil de controlar.
Existen varias dificultades, una de ellas es la inestabilidad de los flujos de plasma de borde localizados. Los investigadores que trabajan con la instalación de
KSTAR Tokamak han demostrado que pudieron tomar el control de este problema. Esto es extremadamente importante, porque si no lo resuelve, entonces el plasma puede destruir la superficie interna de la cámara de vacío.
Vale la pena señalar que el problema es una consecuencia de la simetría del campo magnético de la instalación, la simetría que garantiza la simplicidad (aparente) de trabajar con tokamaks. Una forma de resolver este problema es crear campos magnéticos externos para suprimir la inestabilidad.
Lo más interesante es que algunas configuraciones asimétricas del campo magnético tokamak pueden incluso ser útiles en términos de mantener el plasma en un estado estable. Lo principal aquí es
aprender a elegir la asimetría "correcta", evitando la aparición de esos cambios en la configuración del campo magnético que pueden resultar perjudiciales.
Para resolver este problema, los investigadores crearon un modelo simplificado de la combinación de campos magnéticos necesarios para mantener el plasma en un estado estable. Usando este modelo como ejemplo, los científicos comenzaron a buscar variantes de una configuración asimétrica que pueden ser útiles para mantener el plasma en un estado estable, evitando la destrucción de las paredes del reactor. Una de las condiciones en este caso es que las capas internas del plasma no deben estar influenciadas por factores que afectan las capas externas.
El punto positivo es que los investigadores no necesitan conocer la versión final de la geometría exacta del campo magnético. Todo lo que se requiere es saber cuándo el tamaño del campo magnético se vuelve demasiado grande y su estabilidad disminuye.
Los estudios anteriores se han dedicado a determinar los valores críticos de los campos, así como a crear la geometría necesaria para calcular el campo. Esto es necesario para cortar las configuraciones del campo magnético desfavorable para la estabilidad.
Ahora, un equipo de investigadores que trabaja con el tokamak coreano decidió averiguar qué campos magnéticos (adicionales) suprimirán la inestabilidad, lo que evitará las propiedades destructivas del plasma y lo que contribuirá a la aparición de inestabilidades.
Gracias a la funcionalidad KSTAR, los científicos pudieron estudiar una variedad de configuraciones, lo que resultó en una imagen 6D, donde cada píxel está codificado por colores. En total hay tres gradaciones de color, cada una de las cuales puede describirse como buena, mala y muy mala.
Una vez que el modelo estuvo listo, los científicos lo probaron, luego de realizar una serie de pruebas. Al final resultó que, lograron encontrar esa opción de configuración que elimina la inestabilidad de los flujos de plasma de borde localizados. Para crear la configuración óptima, los expertos pueden aumentar la cantidad de electroimanes que ayudarán a aumentar la personalización de los campos magnéticos.
Según los expertos, el trabajo de los científicos con tokamak coreano acercará el momento en que la humanidad todavía recibirá su fuente de energía casi infinita.
Nature Physics , 2018: DOI:
10.1038 / s41567-018-0268-8 .