Uma equipe de pesquisadores de fusão conseguiu provar que os íons energéticos com energia na faixa de mega elétron-volt (MeV) são superiormente confinados em um plasma pela primeira vez em sistemas helicoidais. Isto promete o confinamento da partícula alfa (íon hélio) necessário para a realização da energia de fusão em um reator helicoidal.
A reação de deutério-trítio em um plasma de alta temperatura será usada em reatores de fusão no futuro. Partículas alfa com energia de 3,5 MeV são geradas pela reação de fusão. As partículas alfa transferem sua energia para o plasma, e este aquecimento de partículas alfa sustenta a condição de plasma de alta temperatura necessária para a reação de fusão. Para realizar tal plasma, que é chamado de plasma em chamas, os íons energéticos na faixa de MeV devem ser firmemente confinados no plasma.
Simulações numéricas previram os resultados favoráveis ??do confinamento de íons MeV em um plasma em sistemas helicoidais que têm a vantagem da operação em estado estacionário em comparação com sistemas tokamak. Entretanto, a demonstração do confinamento de íons MeV pelo experimento não havia sido relatada. Recentemente, o estudo foi bastante avançado por um experimento de confinamento iônico MeV realizado na operação de deutério do Large Helical Device (LHD), que é de propriedade do Instituto Nacional de Ciência de Fusão (NIFS), Instituto Nacional de Ciências Naturais (NINS), Japão. Em plasmas de deutério, 1 MeV tritons (íons trítio) são criados por reações de fusão deuteron-deuteron. Os tritões têm o mesmo comportamento das partículas alfa geradas em um futuro plasma em chamas.
O grupo de pesquisa liderado pelo professor assistente Kunihiro Ogawa e o professor Mitsutaka Isobe da NIFS realizou o experimento de confinamento MeV triton em LHD. Os tritões confinados no plasma sofrem reação secundária e emitem nêutrons de alta energia por reação de fusão com deuterões de fundo (íons deutério). O grupo de pesquisa desenvolveu o detector para medição seletiva de nêutrons de alta energia para avaliar o desempenho do confinamento de íons MeV. Os nêutrons de alta energia foram medidos para diferentes configurações de campo magnético. Quando o eixo do campo magnético é deslocado para dentro, o confinamento iônico MeV apresenta melhor desempenho. O resultado obtido por este estudo prova o conceito de confinamento iônico MeV pela primeira vez em sistemas helicoidais. Isso, por sua vez, promete esclarecer o confinamento das partículas alfa necessário para a realização da energia de fusão em um reator helicoidal.
Publicado em 31/07/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-07-alpha-particle-confinement-capability-helical.html
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