Los plasmas de fusión confinados magnéticamente, como los generados en tokamaks y stellarators , se caracterizan por una forma típica. La conformación del plasma es el estudio de la forma del plasma en dichos dispositivos, y es particularmente importante para los dispositivos de fusión de próxima generación, como el ITER . Esta forma condiciona en parte el rendimiento del plasma. Los tokamaks, en particular, son dispositivos axisimétricos y, por lo tanto, se puede definir completamente la forma del plasma por su sección transversal .
Los primeros diseños de reactores de fusión tendían a tener secciones transversales circulares simplemente porque eran fáciles de diseñar y comprender. En general, las máquinas de fusión que utilizan un diseño toroidal, como el tokamak y la mayoría de los stellarators , organizan sus campos magnéticos de manera que los iones y electrones en el plasma viajen alrededor del toro a altas velocidades. Sin embargo, como la circunferencia de un camino en el exterior del área de plasma es más larga que una en el interior, esto causó varios efectos que alteraron la estabilidad del plasma.
Durante la década de 1960 se utilizaron varios métodos diferentes para intentar resolver estos problemas. Generalmente se utilizaba una combinación de varios campos magnéticos para hacer que el campo magnético neto dentro del dispositivo se retorciera formando una hélice. Los iones y electrones que seguían estas líneas se desplazaban hacia el interior y luego hacia el exterior del plasma, mezclándolo y suprimiendo algunas de las inestabilidades más obvias.
En la década de 1980, otras investigaciones en este sentido demostraron que era posible lograr más avances mediante el uso de bobinas externas que transportaban corriente para hacer que las líneas no solo fueran helicoidales, sino también asimétricas. Esto condujo a una serie de experimentos con volúmenes de plasma en forma de C y D. [ cita requerida ] .
Al aumentar la corriente en una (o más) bobinas de conformación hasta un grado suficientemente alto, se pueden crear uno (o más) "puntos X". Un punto X se define como un punto en el espacio en el que el campo poloidal tiene magnitud cero. La superficie de flujo magnético que se interseca con el punto X se llama separatriz y, como todas las superficies de flujo externas a esta superficie no están confinadas, la separatriz define la última superficie de flujo cerrada (LCFS). Anteriormente, la LCFS se establecía insertando un limitador de material en el plasma, que fijaba la temperatura y el potencial del plasma (entre otras cantidades) para que fueran iguales a los del limitador. El plasma que escapaba de la LCFS lo hacía sin una dirección preferencial, lo que podía dañar los instrumentos. Al establecer un punto X y una separatriz, el borde del plasma se desacopla de las paredes del recipiente y el calor y las partículas de plasma agotados se desvían preferentemente hacia una región conocida del recipiente cerca del punto X.
En el caso simple de un plasma con simetría arriba-abajo, la sección transversal del plasma se define utilizando una combinación de cuatro parámetros: [ cita requerida ]
En general (sin simetría arriba-abajo), puede haber una triangularidad superior y una triangularidad inferior. [1]
Los tokamaks pueden tener triangularidad negativa. [2] [3]
