Dall'inferno del plasma solare ai reattori a fusione / From the hell of solar plasma to fusion reactors
Dall'inferno del plasma solare ai reattori a fusione / From the hell of solar plasma to fusion reactors
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
I brillamenti solari sono una conseguenza dei complessi moti dei plasmi nell'atmosfera del Sole / Solar flares are a consequence of the complex motions of plasmas in the Sun's atmosphere (NASA/SDO)
L'osservazione del comportamento dei plasmi che provocano i periodici brillamenti sul Sole ha permesso di ottenere dati preziosi per progettare i reattori a fusione nucleare
L'enigmatico comportamento del plasma solare, che è all'origine dei periodici brillamenti del Sole, è stato tracciato per la prima volta ad alta risoluzione da un gruppo di ricerca franco-irlandese, che ne dà notizia in un articolo su "Nature Communications". Il risultato fornirà informazioni essenziali per la realizzazione di reattori nucleari a fusione che siano in grado di garantire una produzione di energia stabile e continua.
La fusione nucleare rappresentata un modo di generare energia nucleare molto diverso dalla fissione: non richiede combustibile altamente radioattivo e produce scorie inerti. Ma mentre i reattori a fissione si basano su una fisica consolidata, i reattori a fusione (o almeno quelli detti a confinamento magnetico) devono fare i conti con la fisica dei plasmi, un terreno in buona parte inesplorato.
La fusione nucleare rappresentata un modo di generare energia nucleare molto diverso dalla fissione: non richiede combustibile altamente radioattivo e produce scorie inerti. Ma mentre i reattori a fissione si basano su una fisica consolidata, i reattori a fusione (o almeno quelli detti a confinamento magnetico) devono fare i conti con la fisica dei plasmi, un terreno in buona parte inesplorato.
Il plasma . un fluido di atomi ionizzati ed elettroni che si forma ad altissima temperatura - è considerato il "quarto stato" della materia (accanto a quello solido, liquido e gassoso), e si distingue per il comportamento particolarmente complesso dei suoi costituenti, che possono interagire fra loro a distanze molto superiori di quanto accada in un gas.
In effetti, la quasi totalità della materia ordinaria dell'universo si trova allo stato di plasma, che è estremamente difficile da studiare perché sulla Terra le condizioni che ne permettono la formazione, come i fulmini, sono rare. Anche i laboratori appositamente allestiti per studiare il plasma riescono a riprodurre solo alcune delle condizioni in cui esso si forma, ma non quelle estreme, in cui il comportamento di questo stato della materia può cambiare in modi non ancora compresi.
Il miglior laboratorio naturale resta quindi il Sole, che Eoin P. Carley e i suoi colleghi del Trinity
College di Dublino dell'Osservatorio di Parigi sono riusciti a sfruttare analizzando i dati raccolti dalla sonda Solar Dynamics Observatory della NASA. In particolare, i ricercatori sono stati in grado di monitorare con un'alta risoluzione temporale e spaziale le pulsazioni delle emissioni luminose e radio prodotte dal plasma.
In effetti, la quasi totalità della materia ordinaria dell'universo si trova allo stato di plasma, che è estremamente difficile da studiare perché sulla Terra le condizioni che ne permettono la formazione, come i fulmini, sono rare. Anche i laboratori appositamente allestiti per studiare il plasma riescono a riprodurre solo alcune delle condizioni in cui esso si forma, ma non quelle estreme, in cui il comportamento di questo stato della materia può cambiare in modi non ancora compresi.
Il miglior laboratorio naturale resta quindi il Sole, che Eoin P. Carley e i suoi colleghi del Trinity
L’interno del Joint European Torus (JET), il più grande reattore a fusione nucleare a confinamento magnetico finora costruito / Inside the Joint European Torus (JET), the largest magnetic confinement nuclear fusion reactor so far built(EUROfusion)
Questi dati sono essenziali per comprendere i cosiddetti fenomeni di instabilità del plasma contro cui combattono gli scienziati e gli ingegneri alle prese con la creazione di impianti di fusione nucleare.
"I plasmi di fusione nucleare sono altamente instabili" spiega Peter T. Gallagher, coautore dello studio. "Non appena il plasma inizia a generare energia, un processo naturale blocca la reazione. Da un lato questo rappresenta un interruttore di sicurezza intrinseco: nei reattori a fusione non si possono innescare reazioni fuori controllo; ma significa anche che è difficile mantenere in uno stato stabile per la produzione di energia. Studiando come i plasmi diventano instabili sul Sole, possiamo imparare a controllarli sulla Terra."
"I plasmi di fusione nucleare sono altamente instabili" spiega Peter T. Gallagher, coautore dello studio. "Non appena il plasma inizia a generare energia, un processo naturale blocca la reazione. Da un lato questo rappresenta un interruttore di sicurezza intrinseco: nei reattori a fusione non si possono innescare reazioni fuori controllo; ma significa anche che è difficile mantenere in uno stato stabile per la produzione di energia. Studiando come i plasmi diventano instabili sul Sole, possiamo imparare a controllarli sulla Terra."
ENGLISH
The observation of the behavior of the plasmas that cause periodic flares on the Sun has made it possible to obtain valuable data to design nuclear fusion reactors
The enigmatic behavior of solar plasma, which is at the origin of the periodic flares of the Sun, has been traced for the first time in high resolution by a Franco-Irish research group, which gives news in an article in "Nature Communications" . The result will provide essential information for the realization of nuclear fusion reactors that are able to guarantee a stable and continuous energy production.
Nuclear fusion is a way of generating nuclear energy very different from fission: it does not require highly radioactive fuel and produces inert waste. But while fission reactors are based on established physics, fusion reactors (or at least those called magnetic confinement) have to deal with plasma physics, a largely unexplored terrain.
The plasma. a fluid of ionized atoms and electrons that forms at very high temperature - it is considered the "fourth state" of matter (alongside the solid, liquid and gaseous), and is distinguished by the particularly complex behavior of its constituents, which can interact between they at much greater distances than happens in a gas.
In fact, almost all of the ordinary matter of the universe is in the plasma state, which is extremely difficult to study because on Earth the conditions that allow its formation, such as lightning, are rare. Even the laboratories set up to study the plasma can only reproduce some of the conditions in which it is formed, but not the extreme conditions, in which the behavior of this state of matter can change in ways not yet understood.
The best natural laboratory, therefore, remains the Sun, which Eoin P. Carley and his Trinity colleagues
Dublin College of the Paris Observatory managed to exploit by analyzing data collected by NASA's Solar Dynamics Observatory probe. In particular, the researchers were able to monitor the pulsations of the light and radio emissions produced by the plasma with a high temporal and spatial resolution.
These data are essential for understanding the so-called plasma instability phenomena that scientists and engineers are struggling with the creation of nuclear fusion plants.
"Nuclear fusion plasmas are highly unstable," explains Peter T. Gallagher, co-author of the study. "As soon as the plasma starts generating energy, a natural process blocks the reaction. On the one hand, this represents an intrinsic safety switch: in fusion reactors, out-of-control reactions cannot be triggered, but it also means that it is difficult to maintain in a state stable for energy production. By studying how the plasmas become unstable on the Sun, we can learn to control them on Earth. "
The observation of the behavior of the plasmas that cause periodic flares on the Sun has made it possible to obtain valuable data to design nuclear fusion reactors
The enigmatic behavior of solar plasma, which is at the origin of the periodic flares of the Sun, has been traced for the first time in high resolution by a Franco-Irish research group, which gives news in an article in "Nature Communications" . The result will provide essential information for the realization of nuclear fusion reactors that are able to guarantee a stable and continuous energy production.
Nuclear fusion is a way of generating nuclear energy very different from fission: it does not require highly radioactive fuel and produces inert waste. But while fission reactors are based on established physics, fusion reactors (or at least those called magnetic confinement) have to deal with plasma physics, a largely unexplored terrain.
The plasma. a fluid of ionized atoms and electrons that forms at very high temperature - it is considered the "fourth state" of matter (alongside the solid, liquid and gaseous), and is distinguished by the particularly complex behavior of its constituents, which can interact between they at much greater distances than happens in a gas.
In fact, almost all of the ordinary matter of the universe is in the plasma state, which is extremely difficult to study because on Earth the conditions that allow its formation, such as lightning, are rare. Even the laboratories set up to study the plasma can only reproduce some of the conditions in which it is formed, but not the extreme conditions, in which the behavior of this state of matter can change in ways not yet understood.
The best natural laboratory, therefore, remains the Sun, which Eoin P. Carley and his Trinity colleagues
Dublin College of the Paris Observatory managed to exploit by analyzing data collected by NASA's Solar Dynamics Observatory probe. In particular, the researchers were able to monitor the pulsations of the light and radio emissions produced by the plasma with a high temporal and spatial resolution.
These data are essential for understanding the so-called plasma instability phenomena that scientists and engineers are struggling with the creation of nuclear fusion plants.
"Nuclear fusion plasmas are highly unstable," explains Peter T. Gallagher, co-author of the study. "As soon as the plasma starts generating energy, a natural process blocks the reaction. On the one hand, this represents an intrinsic safety switch: in fusion reactors, out-of-control reactions cannot be triggered, but it also means that it is difficult to maintain in a state stable for energy production. By studying how the plasmas become unstable on the Sun, we can learn to control them on Earth. "
Da:
Commenti
Posta un commento