Nuovi traguardi nella comprensione dei fenomeni di turbolenza
Nei reattori a fusione termonucleare controllata, un problema chiave per il raggiungimento dell'ignizione è l'ottimizzazione del confinamento dell'energia termica, in particolare della specie ionica: per raggiungere le alte temperature necessarie per la produzione di potenza da fusione al centro del plasma, occorre infatti ridurre i processi che trasportano energia dal centro al bordo. Il meccanismo di trasporto dominante in un tokamak - la macchina a confinamento magnetico più studiata, al centro del progetto internazionale Iter - è la turbolenza: alcune instabilità, eccitate dalla presenza di un gradiente di temperatura ionica, limitano il raggiungimento di gradienti elevati, bloccando il profilo di temperatura a un valore di gradiente critico. Di conseguenza, l'unico modo per avere temperature centrali alte sarebbe avere temperature elevate al bordo, con seri problemi di interazione con i materiali della prima parete. Si è teorizzato che un modo efficace di stabilizzare la turbolenza ionica sarebbe imporre al plasma un gradiente di rotazione, così da produrre un aumento del valore critico. Esperimenti - per ora unici al mondo - condotti sotto il coordinamento dell'Istituto di Fisica del Plasma del CNR di Milano su Jet, il tokamak (operato da EFDA in UK) più vicino a Iter per dimensioni e parametri, hanno sorprendentemente rivelato che la rotazione non solo aumenta il valore critico, ma diminuisce fortemente il tasso di crescita della turbolenza nella zona centrale, consentendo al plasma di raggiungere valori di gradiente ionico fino a tre volte superiori a quello critico. Questi risultati suggeriscono l'imposizione di un gradiente di rotazione anche in Iter, per raggiungere regimi stazionari con elevato confinamento ionico nella zona centrale a basse temperature periferiche.
Autori: P. Mantica et al.
Titolo: Experimental Study of the Ion Critical-Gradient Length and Stiffness Level and the Impact of Rotation in the JET Tokamak
Rivista: Physical Review Letters
Anno: 2009
Riferimenti bibliografici: 102, 175002 (2009)