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Descoberto um novo modo de confinamento de plasma

14.11.15

 

 

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Esta descoberta publicada a 4 de Novembro de 2015, no Scientific Reports, foi intitulada 'Oscilação auto-regulada de transporte e topologia de ilhas magnéticas em plasma toroidal' - 'Self-regulated oscillation of transport and topology of magnetic islands in toroidal plasmas.'

Procurando atingir a energia de fusão, pesquisas em alta-temperatura e confinamento de alta-densidade de plasma com campos magnéticos, estão a ser conduzidas por todo o mundo. Com plasma magneticamente confinado, à medida que a temperatura do plasma aumenta, a corrente de plasma alterado, chamado de turbulência, emerge. A turbulência não pára onde é gerada, e move-se em circunferência, como uma série de ondas.

Nos plasmas magneticamente confinados podem existir áreas de confinamento duplo, chamadas de ilhas magnéticas. Nestas áreas não há variações de temperatura que resultem na fonte da turbulência. Por essa razão, a turbulência gerada fora da ilha magnética, onde existem variações térmicas, entram na ilha magnética, e o estado de confinamento dentro da ilha será determinado, dependendo da intensidade da turbulência.

Em fusões de plasma futuras, também será extremamente importante melhorar o estado de confinamento da ilha magnética, inclusive, até nos plasmas solares, onde, através de emissões de explosões solares foi pensado, que ilhas magnéticas poderão existir. Assim, a pesquisa da turbulência em ilhas magnéticas torna-se um tópico extremamente interessante.

O professor Katsumi Ida, o professor-assistente Tatsuya Kobayashi, e o grupo de experimentação LHD, juntos com o professor Shigeru Inagaki da Universidade de Kyushu, tiveram, juntos com o Dr. T. Evans, pesquisador DIII-D, descoberto pela primeira vez no mundo um novo estado de confinamento dentro de uma ilha magnética, aplicando o 'método de propagação de aquecimento momentâneo' ao plasma DIII-D.

O 'método de propagação de aquecimento momentâneo' permite que a performance do confinamento do plasma (adiabacidade) seja diagnosticado da amplitude de variações térmicas e da propagação de velocidade causada por aquecimento momentaneo.

Esta descoberta, porque é essencial ao melhoramento do confinamento do plasma ao reactor de fusão, será um importante compasso apontando a direcção de uma futura pesquisa de fusão. Mais, o efeito ondulatório na pesquisa académica, será igualmente grande.

Em casos com uma boa performance de confinamento (alta adiabacidade) na ilha magnética, a propagação de calor que procura entrar vinda de fora, abranda, e ao mesmo tempo, variações na temperatura tornam-se mais pequenas.

Como consequência, ao aquecer momentaneamente o plasma, e ao diagnosticar a amplitude de variação térmica e a velocidade de propagação ('método de propagação de aquecimento momentâneo') aprendemos detalhes acerca da performance do confinamento. Previamente, experimentações no LHD descobriram que ' a performance de confinamento dentro da ilha magnética é bom (a adiabacidade era sete vezes maior que a exterior)'.

Agora, no plasma DIII-D, uma 'particular ilha magnética superlativa' foi descoberta. Além disso, as oscilações auto-reguladas foram também descobertas entre dois estados adiabáticos, o 'estado bom (adiabacidade é 5 vezes maior)' e 'um ainda maior estado superlativo (adiabacidade 40 vezes superior).'

Acompanhando a oscilação auto-regulada, observámos pela primeira vez, um estado em que as variações de temperatura foram transferidas da ilha magnética, e uma, na qual, variações de temperatura eram pequenas com um ciclo alternando repetidamente. Esta descoberta da oscilação auto-regulada significa que há variedade na performance do confinamento de plasma (adiabacidade).

A descoberta dá um novo guia de princípios para produzir uma ilha magnética com boas condições de confinamento e irá contribuir grandemente para a investigação sobre fusão. Mais, este novo mecanismo descoberto pode também ser importante para interpretar os efeitos na física solar e espacial, e antecipamos a grande profusão desta investigação e dos resultados académicos.

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publicado às 09:31


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