miniatura|Geometria del tokamak EST: vista 2D en el pla poloidal i vista 3D (una meitat). En física de plasmes i fusió per confinament magnètic, el mode d'alt confinament (mode H) és un fenomen observat en plasmes toroïdals com els tokamaks, on el confinament de partícules i energia s'incrementa significativament. Els plasmes de fusió toroïdal generalment presenten una degradació de les propietats de confinament amb l'escalfament aplicat al plasma (com ara la injecció de feix neutre). Per sobre d'un cert llindar de potència d'escalfament, la descàrrega del plasma passa al mode H amb un augment sobtat del confinament de partícules i energia del plasma. La situació oposada sense aquesta transició s'anomena mode de baix confinament (mode L).
El fenomen del mode H es va descobrir el 1982 al tokamak desviat ASDEX.How Fritz Wagner "discovered" the H-Mode. Des de llavors s'ha reproduït en tots els principals dispositius de confinament toroïdal i es preveu que sigui l'escenari operatiu de referència de molts reactors futurs (com ara ITER i SPARC).
L'origen físic del mode H és un problema obert en la física del plasma. La vora del plasma en mode H presenta una regió estreta de flux turbulent reduït i gradients termodinàmics millorats (densitat, temperatura i pressió), coneguda com a barrera de transport de vora o pedestal. Es creu que la reducció de la turbulència és causada per mecanismes d'estabilització relacionats amb el cisallament magnètic a la vora del plasma. Els gradients de perfil pronunciats a la vora també impulsen una forma particular d'inestabilitat magnetohidrodinàmica anomenada modes localitzats de vora.
Propietats físiques Transició esquerra El confinament del plasma es degrada a mesura que augmenta la potència de calefacció aplicada (anomenat mode de baix confinament o mode L). Per sobre d'un llindar de potència crític que creua el límit del plasma, el plasma passa al mode H, on el temps de confinament es duplica aproximadament.
Barrera de transport perimetral En el mode H, es forma una barrera de transport de vora on el transport turbulent es redueix i el gradient de pressió augmenta.
Modes localitzats a la vora Els pronunciats gradients de pressió a la regió del pedestal de la vora condueixen a un nou tipus d'inestabilitat magnetohidrodinàmica anomenada modes localitzats a la vora (ELM), que apareixen com a explosions periòdiques ràpides de partícules i energia a la vora del plasma.
Escalat de confinament energètic El mode H és el règim operatiu previst per a la majoria de dissenys futurs de reactors tokamak. La base física de ITER es basen en l'escalat temporal de confinament energètic en mode H empíric ELMy. Una d'aquestes escales anomenada IPB98(y,2) és:
on
és el nombre màssic isotòpic de l'hidrogen és el corrent de plasma en és el radi major en és la relació d'aspecte inversa és l'elongació del plasma és la densitat de plasma mitjana lineal en és el camp magnètic toroïdal en és la potència de calefacció total en
Referències
Categoria:Fusió nuclear