Investigadores del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton han identificado que la rotación del plasma es el factor clave para explicar por qué las partículas en los tokamaks de fusión golpean un lado del sistema de escape más que el otro. Sus simulaciones, que coincidieron con experimentos reales, combinaron la rotación con derivas laterales. El descubrimiento podría mejorar el diseño de futuros reactores de fusión.
Los experimentos de fusión en tokamaks han desconcertado durante mucho tiempo a los científicos debido a un desequilibrio en el divertor, el sistema de escape donde las partículas de plasma que escapan golpean las placas metálicas. Muchas más partículas impactan el objetivo del divertor interno que el externo, lo que complica el diseño de componentes resistentes al calor en los reactores destinados a generar electricidad a partir de la fusión de átomos. Los modelos anteriores, que dependían únicamente de las derivas de campo cruzado (el movimiento lateral de las partículas a través de las líneas magnéticas), no lograron replicar este patrón observado en los experimentos. El avance se produjo al incluir la rotación toroidal, el movimiento circular del plasma alrededor del tokamak. Eric Emdee, físico investigador asociado en el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton del Departamento de Energía de EE. UU., dirigió el estudio publicado en Physical Review Letters. Utilizando el código SOLPS-ITER, el equipo simuló las condiciones en el tokamak DIII-D de California. Probaron escenarios alternando derivas y rotación, encontrando coincidencias con los datos solo cuando incorporaron la velocidad de rotación central de 88,4 kilómetros por segundo junto con las derivas. Emdee explicó: 'Hay dos componentes en el flujo de un plasma... el flujo paralelo, impulsado por el núcleo en rotación, es igual de importante'. El equipo, que incluye investigadores del PPPL, el MIT y la Universidad Estatal de Carolina del Norte, destacó la relación entre la rotación del núcleo y el comportamiento de las partículas en el borde. Este entendimiento ayudará a construir divertores resilientes para sistemas de fusión prácticos, con el apoyo de la Oficina de Ciencias de la Energía de Fusión del DOE.
