Plasma beta: differenze tra le versioni

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Versione delle 10:44, 2 apr 2023

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dove <math>P</math> è la pressione cinetica, <math>k_B</math> la [[costante di Boltzmann]], <math>T</math> la temperatura misurata in [[kelvin]], <math>\mu_0</math> la [[permeabilità magnetica del vuoto]]. Il [[campo magnetico]] <math>B</math> che compare nella formula è normalmente il campo totale. Nei tokamak, dove il campo magnetico è la somma di due componenti, una toroidale e una poloidale creata dalla corrente di plasma, spesso si usa il "beta poloidale" per caratterizzare la stabilità [[magnetoidrodinamica]] del sistema, e il beta toroidale per caratterizzare le proprietà di confinamento.

Nei [[tokamak]], '''il valore di beta nella stragrande maggioranza dei casi non supera il 6%''', che è un valore relativamente basso<ref name=":0">{{Cita libro|autore=Hartmut Zohm|titolo=Magnetohydrodynamic Stability of Tokamaks|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9783527677375|accesso=2023-03-16|edizione=1|data=2014-12-17|editore=Wiley|lingua=en|p=119|ISBN=978-3-527-41232-7|DOI=10.1002/9783527677375}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=E. J.|cognome=Strait|data=1994-05-01|titolo=Stability of high beta tokamak plasmas (Paper 9RVl, Bull. Am. Phys. Soc. 38, 2098 (1993) ).|rivista=Physics of Plasmas|volume=1|numero=5|pp=1415–1431|accesso=2023-03-17|doi=10.1063/1.870691|url=https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.870691}}</ref>. Ciò significa che solo il 6% della pressione dovuta al campo magnetico viene convertita in pressione di plasma, cioécioè in confinamento: in termini semplici, devo usare 10 atmosfere di campo magnetico per confinare 600 mbar di pressione di plasma. Valori di beta più elevati sono impediti infatti da instabilità [[Magnetoidrodinamica|magnetoidrodinamiche]], espresse da un limite empirico, detto [[limite di Troyon]].

Questo intrinseco '''limite ad alto beta del tokamak''' ha motivato la ricerca di configurazioni modificate e/o alternative: per esempio, il tokamak sferico, con basso [[rapporto d'aspetto]] R/a, come l'esperimento americano [[National Spherical Torus Experiment|NSTX]] , in cui vengono raggiunti valori di beta fino a un massimo del 25% <ref name=":0" />; oppure il [[Reversed field pinch|reversed-field pinch]], in cui il campo magnetico toroidale è più basso, oppure ancora le configurazioni a [[dipolo magnetico]], come l'esperimento [[Levitated Dipole Experiment|LDX]] del [[Massachusetts Institute of Technology|Massachussetts Institute of Technology]], dove si ottengono valori di beta pari al 26% per diversi secondi <ref>{{Cita pubblicazione|autore=Michael Mauel|anno=2008|mese=Novembre|titolo=Improved Confinement During Magnetic Levitation in LDX|rivista=Bull. Am. Phys. Soc. (Proc.50th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics, Dallas, USA)|volume=53|numero=14|lingua=en|url=https://www-internal.psfc.mit.edu/ldx/reports/DPP08_Invited_mauel.v3.pdf}}</ref>.