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La svolta nella fusione nucleare mentre gli scienziati decidono il codice cruciale dietro la fonte di energia del Santo Graal | Scienza | notizia

La fusione nucleare è un processo che avviene naturalmente in stelle come il Sole, prelevando nuclei di idrogeno e combinandoli in elio, rilasciando enormi quantità di energia. Soprannominata la fonte di energia del “Santo Graal”, la fusione ha il potenziale per produrre più di quattro milioni di volte la quantità di energia rilasciata da una reazione chimica equivalente, come la combustione di carbone, petrolio o gas, e quattro volte quella della fissione nucleare. dove gli atomi sono divisi.

La fusione richiede temperature e pressioni estreme create nelle stelle a causa della loro immensa massa e dell’attrazione gravitazionale.

Per ottenere le stesse condizioni sulla Terra, il plasma super caldo – uno stato di carica della materia composto da elettroni liberi e nuclei atomici – deve essere confinato in un campo magnetico a forma di anello in una macchina chiamata tokamak.

Tuttavia, è noto che questi dispositivi sono soggetti a misteriosi crolli di calore, seguiti da gravi disturbi nel plasma che possono danneggiare il reattore circostante.

Nel loro studio, il dott. Min-Gu Yoo del Princeton Plasma Physics Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e colleghi attribuiscono questo collasso al disordine tridimensionale dei campi magnetici che confinano il plasma surriscaldato.

dott Yoo ha affermato: “Abbiamo proposto un nuovo modo per comprendere le linee di campo che sono state tipicamente ignorate o mal modellate negli studi precedenti”.

Attraverso simulazioni sperimentali, il team ha scoperto che il plasma è stato in grado di uscire rapidamente dal confinamento quando il campo magnetico è stato perturbato dalle instabilità nel plasma.

Liberato dalla loro prigione magnetica, il plasma da un milione di gradi è in grado di urtare le pareti del reattore a fusione circostante, provocando danni significativi.

Il coautore e collega Weixing Wang, fisico del plasma, ha dichiarato: “In caso di una grande perturbazione, le linee di campo diventano completamente disordinate come spaghetti e si collegano rapidamente al muro.

“Questo mette un’enorme energia termica del plasma contro il muro”.

Ciò che fino ad ora non era noto era la cosiddetta “topologia” – o forma tridimensionale – che le linee del campo magnetico assumono quando sono disturbate da instabilità turbolente nel plasma di fusione.

I ricercatori hanno scoperto che la topologia disordinata forma “piccole colline e valli”. Quest’ultimo intrappola le particelle di plasma, mentre i cumuli consentono loro di “rotolare giù” e colpire le pareti del reattore tokamak circostante.

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Ciò che rende la topologia così difficile da capire, ha affermato il dott. Yoo, sii la natura complessa delle interazioni tra i campi elettrici e magnetici all’interno del reattore.

Ha concluso: “Questa ricerca fornisce nuove intuizioni fisiche su come il plasma perde la sua energia verso la parete quando ci sono linee di campo magnetico aperte.

“La nuova comprensione sarebbe utile per trovare modi innovativi per mitigare o evitare tempeste termiche e disturbi del plasma in futuro”.

I risultati completi dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Physics of Plasmas.

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