El arriesgado estudio de la energía de fusión vale la pena acercar el plasma a las paredes del reactor

La primera gran colaboración de fusión entre equipos de investigación chinos y estadounidenses ha publicado un hallazgo sorprendente sobre el futuro de la fusión por confinamiento magnético: al reducir la distancia entre el plasma y la pared de la cámara que lo contiene, realmente pueden hacer que el sistema más estable. Eso podría dejar los investigadores crean plasmas de mayor presión y posiblemente alcancen el importantísimo umbral de ignición y una reacción de fusión autosostenida.

La fusión por confinamiento magnético funciona mediante el uso de campos magnéticos de alta energía para, eh, frontera una muestra de combustible de fusión que se ha calentado a un estado de plasma. Esto puede volverse más caliente que el interior del sol, pero lo siguen calentando hasta que fuerzan a algunos de los iones en el centro a fusionarse, convirtiendo una pequeña fracción de su masa en energía y liberándola. Si ese plasma tocara físicamente las paredes de su recipiente, ese recipiente estaría tostado, por lo que es importante usar esos campos magnéticos para mantenerlo separado de esas paredes.



Una sección transversal de la plataforma de confinamiento magnético en ITER.

Una sección transversal de la plataforma de confinamiento magnético en ITER.



Lo que este equipo, de la instalación ASIPP de American General Atomics y China, ha descubierto es que al ajustar el uso de un principio llamado corriente de arranque, podían permitir que el plasma se expandiera y se acercara a las paredes de la cámara de reacción. En la actualidad, los plasmas calefactores entrarán en un período de inestabilidad llamado 'modo de torsión' en el que oscilan y hacen más difícil contenerlos de manera eficiente. Al aumentar el uso de la corriente autogenerada por el tokamak (corriente de arranque), los investigadores encontraron que acercar el plasma a las paredes podría evitar el modo torcedura.

Es una decisión arriesgada tratar de acercar cada vez más el calor de una estrella a su plataforma de investigación multimillonaria, pero este equipo lo hizo. Puede imaginarse el nivel de comprobación del trabajo que tuvo lugar, ya que si su enfoque del confinamiento no funcionaba, es casi seguro que causarían algún nivel de daño al reactor.



Todo esto tiene que ver con la capacidad de los investigadores para mantener las llamadas 'islas magnéticas' de turbulencia plasmática baja. Mediante el uso de corriente de arranque, este estudio podría ayudar a los científicos a controlar estas islas sin la inyección de 'flujo' desde el exterior, lo cual es bueno, ya que es increíblemente difícil y caro de hacer en las instalaciones de confinamiento magnético existentes, como el Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER ). Pueden crear un flujo de plasma 'impulsado por presión' que debería ser más fácil de controlar.

Un diagrama de la corriente de arranque. ¿Despejado ahora?

Un diagrama de la corriente de arranque. ¿Despejado ahora?

El gran problema con la fusión por confinamiento magnético es simplemente que utiliza imanes para su confinamiento: enormes tokamaks magnéticos que no solo cuestan una cantidad impía de dinero, sino que tardan décadas en producirse. Un reactor de investigación en funcionamiento obviamente conduciría a reactores mejor y más eficientemente diseñados en el futuro, pero sin avances fundamentales como superconductores de alta temperatura parecen estar a muchos, muchos años de la aplicación en el mundo real.



En este momento, el ITER y otras instalaciones de investigación de fusión están tratando de descubrir cómo crear y confinar un reactor de fusión de manera suficientemente eficiente para liberar más energía para la captura de la que tenían que inyectar en primer lugar. Tenga en cuenta que al hacer esto y generar el primer joule neto de energía de fusión, solo produciría un julio neto de energía. El primer generador de energía de fusión exitoso será un momento enorme para la humanidad, pero necesitamos plantas de energía modernas para producir megajulios netos, si no gigajulios .

Fusion está avanzando hacia el umbral técnico de producción de energía, pero incluso ese logro trascendental será solo el primer paso de muchos en el camino para impulsar a la humanidad con la energía de una estrella.

Para más, lea: ¿Cómo funciona la energía de fusión?

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