Tokamak é um tipo de reator termonuclear; é uma instalação toroidal para confinamento de plasma magnético, a fim de alcançar condições sob as quais é possível manter uma reação termonuclear estável. O trabalho com eles está em andamento há várias décadas e, até o momento, não foi visto neste trabalho: não há reatores de saída econômica, como não existiam. Um dos problemas é a instabilidade do processo, é muito difícil de controlar.
Existem várias dificuldades, uma delas é a instabilidade dos fluxos de plasma localizados na borda. Pesquisadores que trabalham com a instalação do
KSTAR Tokamak mostraram que foram capazes de assumir o controle desse problema. Isso é extremamente importante, porque se você não resolver o problema, o plasma poderá destruir a superfície interna da câmara de vácuo.
Vale ressaltar que o problema é uma conseqüência da simetria do campo magnético da instalação - a simetria que garante a simplicidade (aparente) do trabalho com tokamaks. Uma maneira de resolver esse problema é criar campos magnéticos externos para suprimir a instabilidade.
O mais interessante é que algumas configurações assimétricas do campo magnético do tokamak podem até ser úteis em termos de manter o plasma em um estado estável. O principal aqui é
aprender a escolher a assimetria "correta", evitando o aparecimento dessas alterações na configuração do campo magnético que podem ser prejudiciais.
Para resolver esse problema, os pesquisadores criaram um modelo simplificado da combinação de campos magnéticos necessários para manter o plasma em um estado estável. Usando este modelo como exemplo, os cientistas começaram a procurar variantes de uma configuração assimétrica que podem ser úteis na manutenção do plasma em um estado estável, impedindo a destruição das paredes do reator. Uma das condições nesse caso é que as camadas internas do plasma não sejam influenciadas por fatores que afetam as camadas externas.
O ponto positivo é que os pesquisadores não precisam conhecer a versão final da geometria exata do campo magnético. Tudo o que é necessário é saber quando o tamanho do campo magnético se torna muito grande e sua estabilidade diminui.
Estudos anteriores foram dedicados à determinação dos valores críticos dos campos, bem como à criação da geometria necessária, calculando o campo. Isso é necessário para interromper as configurações do campo magnético desfavoráveis à estabilidade.
Agora, uma equipe de pesquisadores que trabalha com o tokamak coreano decidiu descobrir quais campos magnéticos (adicionais) suprimirão a instabilidade, que impedirão as propriedades destrutivas do plasma e que contribuirão para o surgimento de instabilidades.
Graças à funcionalidade KSTAR, os cientistas puderam estudar uma variedade de configurações, resultando em uma imagem 6D, na qual cada pixel é codificado por cores. No total, existem três gradações de cores, cada uma das quais pode ser descrita como boa, ruim e muito ruim.
Depois que o modelo ficou pronto, os cientistas o testaram, depois de realizar uma série de testes. Como se viu, eles conseguiram encontrar a opção de configuração que elimina a instabilidade dos fluxos de plasma localizados na borda. Para criar a configuração ideal, os especialistas podem aumentar o número de eletroímãs que ajudarão a aumentar a capacidade de personalização dos campos magnéticos.
Segundo especialistas, o trabalho de cientistas com tokamak coreano aproximará o momento em que a humanidade ainda receberá sua fonte quase infinita de energia.
Nature Physics , 2018: DOI:
10.1038 / s41567-018-0268-8 .