'Onverklaarbaar' kernfusieprobleem nu opgelost, en dat is cruciaal voor commerciële fusie-energie

In dit artikel:

Onderzoekers van het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), geleid door Eric Emdee, hebben een jarenlang raadsel in tokamak-onderzoek opgelost: waarom raken veel meer deeltjes de binnenste divertorplaat dan de buitenste. Met behulp van de simulatiecode SOLPS-ITER en meetgegevens van de DIII-D tokamak vergeleken ze vier scenario’s (met en zonder cross-field drifts en kernrotatie). Alleen simulaties die de gemeten toroïdale rotatie van de plasmacore (ongeveer 88,4 km/s) meenamen, kwamen overeen met de experimentele waarnemingen.

De sleutel is dat die rotatie een parallelle stroom langs de veldlijnen opwekt die, in combinatie met de eerder veronderstelde dwarsstromen (cross-field drifts), de asymmetrie in de deeltjesdepositie veroorzaakt. De onderzoekers tonen aan dat deze twee effecten elkaar versterken en dat niet-lineaire interacties van de kernrotatie cruciaal zijn voor het juiste gedrag — iets waar eerdere modellen niet in voorzagen. Emdee benadrukt dat parallelle flow door de draaiende kern minstens zo belangrijk is als de cross-field flows.

Praktisch betekent dit dat simulaties betrouwbaarder worden en ingenieurs nu beter kunnen voorspellen waar hitte en slijtage op de divertor optreden. Dat vergemakkelijkt gerichter ontwerp van divertors en vermindert onzekerheid bij het opschalen naar commerciële fusie-centrales. De resultaten verschenen recent in Physical Review Letters, wat de bevinding direct zichtbaar maakt in de internationale fusiegemeenschap. Kort gezegd: het probleem lag niet aan de rand maar in de dynamiek van het plasmahart, en dat inzicht brengt commerciële kernfusie een stap dichterbij.