Pesquisadores do Laboratório de Física de Plasma de Princeton identificaram a rotação do plasma como o fator-chave para explicar por que as partículas em tokamaks de fusão atingem um lado do sistema de exaustão mais do que o outro. Suas simulações, que corresponderam a experimentos reais, combinaram a rotação com desvios laterais. A descoberta pode melhorar os projetos de futuros reatores de fusão.
Experimentos de fusão em tokamaks há muito intrigam os cientistas devido a um desequilíbrio no divertor, o sistema de exaustão onde partículas de plasma que escapam atingem placas metálicas. Muito mais partículas atingem o alvo interno do divertor do que o externo, complicando os projetos de componentes resistentes ao calor em reatores destinados a gerar eletricidade a partir da fusão de átomos. Modelos anteriores que dependiam apenas de desvios de campo cruzado — movimento lateral de partículas através de linhas magnéticas — falharam em replicar esse padrão observado em experimentos. O avanço veio ao incluir a rotação toroidal, o movimento circular do plasma ao redor do tokamak. Eric Emdee, físico pesquisador associado do Laboratório de Física de Plasma de Princeton, do Departamento de Energia dos EUA, liderou o estudo publicado na Physical Review Letters. Usando o código SOLPS-ITER, a equipe simulou condições no tokamak DIII-D, na Califórnia. Eles testaram cenários alternando desvios e rotação, encontrando correspondências com os dados apenas ao incorporar a velocidade de rotação central de 88,4 quilômetros por segundo, juntamente com os desvios. Emdee explicou: 'Existem dois componentes para o fluxo em um plasma... o fluxo paralelo, impulsionado pelo núcleo em rotação, importa tanto quanto'. A equipe, que incluiu pesquisadores do PPPL, do MIT e da Universidade Estadual da Carolina do Norte, destacou a ligação entre a rotação do núcleo e o comportamento das partículas na borda. Esse entendimento ajudará a construir divertores resilientes para sistemas de fusão práticos, com o apoio do Escritório de Ciências de Energia de Fusão do DOE.
