Decelerating stray electrons could hasten fusion reactor development / I rallentamenti degli elettroni vaganti potrebbero accelerare lo sviluppo del reattore di fusione nucleare.

Decelerating stray electrons could hasten fusion reactor development / I rallentamenti degli elettroni vaganti potrebbero accelerare lo sviluppo del reattore di fusione nucleare.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Runaway electrons could damage the inner walls of fusion reactors like JET in Culham, Oxfordshire

Gli elettroni vaganti potrebbero danneggiare le pareti interne dei reattori di fusione come il reattore JET a Culham

Plasma physicists from Chalmers University of Gothenburg, Sweden, have devised a new method for decelerating stray electrons inside nuclear fusion reactors; a problem that can destroy the interior of a reactor without warning. Using plasma simulation and mathematical descriptions, they were able to predict the energy of the electrons and how it changes under different conditions.
Fusion reactors, currently under development, use electric fields (among other methods) to accelerate charged particles in a plasma made from hydrogen to the high speeds necessary to force atomic nuclei, stripped of their electrons, to overcome electrostatic repulsion and fused together, releasing energy. One of the problems that have been encountered in operating fusion reactors is that unwanted electric fields can develop suddenly in the plasma, and accelerate stray electrons to very high speeds, flinging them into the reactor walls and causing damage that would require the reactor to be shut down.
Doctoral students Linnea Hesslow and Ola Embréus have now determined that possible slow down these electrons to harmless velocities by injecting heavy ions, made from gases such as neon or argon, into the plasma in the form of gas or pellets. In an article in the journal Physical Review Letters, they describe how the electrons collide with the high charge in the nuclei of the ions, causing them to slow down to a speed such that the fusion reaction can continue.
“When we can effectively decelerate runaway electrons, we are one step closer to a functional fusion reactor. Considering there are so few options for solving the world’s growing energy needs in a sustainable way, fusion energy is incredibly exciting since it takes its fuel from ordinary seawater,” said Hesslow, who along with Embréus has been presenting her results at plasma physics and fusion conferences around the world.
“The interest in this work is enormous. The knowledge is needed for future, large-scale experiments and provides hope when it comes to solving difficult problems. We expect the work to make a big impact going forward,” said Prof Tünde Fülöp, the researchers’ doctoral advisor and co-author on the paper.

ITALIANO

Una tecnica per risolvere un problema che può distruggere le pareti interne dei reattori di fusione nucleare potrebbe portare la soluzione a un passo più vicino
I fisici del plasma dell'università Chalmers di Gothenburg, in Svezia, hanno elaborato un nuovo metodo per decelerare gli elettroni vaganti all'interno dei reattori nucleari di fusione. Un problema che può distruggere l'interno di un reattore senza preavviso. Utilizzando la simulazione al plasma e le descrizioni matematiche, sono stati in grado di prevedere l'energia degli elettroni e come cambia in condizioni diverse.
I reattori di fusione, attualmente in fase di sviluppo, utilizzano campi elettrici (tra gli altri metodi) per accelerare le particelle cariche in un plasma fatto dall'idrogeno alle elevate velocità necessarie per forzare i nuclei atomici, spogliati degli elettroni, per superare la repulsione elettrostatica ed essere fusi insieme. Uno dei problemi riscontrati nei reattori di fusione operativa è che i campi elettrici indesiderati possono svilupparsi improvvisamente nel plasma e accelerare gli elettroni vaganti a velocità molto elevate, infilandole nelle pareti del reattore e causando danni che richiederebbero il blocco del reattore.
Gli studenti di dottorato Linnea Hesslow e Ola Embréus hanno ora deciso che è possibile rallentare questi elettroni a velocità innocue iniettando ioni pesanti, provenienti da gas come neon o argon, nel plasma sotto forma di gas o pellet. In un articolo della rivista Physical Review Letters, essi descrivono come gli elettroni si scontrano con l'alta carica nei nuclei degli ioni, causando il loro rallentarmento a una velocità tale da poter continuare la reazione di fusione.
"Quando possiamo effettivamente decelerare gli elettroni in fuga, siamo a un passo più vicino a un reattore funzionale di fusione. Considerando che ci sono così poche opzioni per risolvere in modo sostenibile le crescenti necessità energetiche del mondo, l'energia di fusione è incredibilmente emozionante in quanto prende il suo combustibile dall'acqua marina ordinaria ", ha detto Hesslow, che insieme a Embréus ha presentato i suoi risultati alla fisica e alla fusione di plasma nelle conferenze in tutto il mondo.
"L'interesse per questo lavoro è enorme. La conoscenza è necessaria per esperimenti su vasta scala e offre speranza quando si tratta di risolvere problemi difficili. Ci aspettiamo che il lavoro comporti un grande impatto in avanti ", ha dichiarato il prof. Tünde Fülöp, consulente di dottorato e coautore del ricercatore sulla rivista.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/decelerating-stray-electrons-could-hasten-fusion-reactor-development/?cmpid=tenews_3572618&adg=CA40D8F0-63B9-4BE1-90A0-3379B1DDE40E