El Wendelstein 7-X es un reactor de fusión nuclear experimental diseñado para acercarnos a la perspectiva de una energía limpia e ilimitada, y desde que produjo su primer plasma en 2015 hemos visto cómo daba pasos firmes y significativos hacia ese objetivo.
Los físicos han confirmado otro «gran avance» que podría hacer que el reactor albergara un plasma dos veces más caliente que el núcleo del Sol, como resultado de los esfuerzos para abordar las pérdidas de energía inherentes al diseño.
Los stellarators se distinguen de los reactores de fusión tokamak, más comunes y simétricos, por ser estructuras enormemente complejas y llenas de giros. Como en todos los reactores de fusión nuclear, el objetivo es recrear los procesos que se dan en el Sol, sometiendo corrientes de plasma a temperaturas y presiones extremas, obligando a los átomos a chocar y fusionarse para producir cantidades monumentales de energía.
El reactor Wendelstein 7-X es tan complejo que ha necesitado superordenadores para su diseño. Utiliza una serie de 50 bobinas magnéticas superconductoras para mantener en su sitio el plasma mientras hace un bucle alrededor de una cámara circular que se retuerce y gira.
En 2018, los físicos que trabajan en el proyecto establecieron nuevos récords de densidad de energía y confinamiento de plasma para un reactor de fusión de este tipo.
Estos experimentos elevaron el plasma a temperaturas de 20 millones de °C, superando cómodamente la temperatura del Sol de 15 millones de °C. Pero resulta que el Wendelstein 7-X podría estar destinado a temperaturas mucho más altas que esa.
Al diseñar el Wendelstein 7-X, los ingenieros se propusieron abordar una limitación que afecta a los diseños clásicos de stellarators mucho más que a los tokamaks, un tipo de pérdida de calor conocido como «transporte neoclásico». Esto ocurre cuando las colisiones entre las partículas calentadas sacan a algunas de ellas de su órbita y las hacen salirse del campo magnético. La jaula del campo magnético del Wendelstein 7-X se ha optimizado cuidadosamente para evitar este tipo de pérdidas.
Para determinar si esa cuidadosa planificación ha merecido la pena, científicos del Instituto Max Planck de Física del Plasma y del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) han llevado a cabo un nuevo y detallado análisis de la ronda de experimentos del stellarator que ha batido el récord. Este análisis se centró en los datos de diagnóstico recogidos por el espectrómetro de cristal de imágenes de rayos X, y mostró una fuerte reducción del transporte neoclásico y reveló que, efectivamente, las altas temperaturas no podrían haberse alcanzado de otra manera.
Esto demostró que la forma optimizada de W7-X reducía el transporte neoclásico y era necesaria para el rendimiento observado en los experimentos con W7-X. Fue una forma de demostrar la importancia de la optimización.
Novimir Pablant, físico del PPPL.
Este rendimiento se logró con lo que se describe como una «modesta potencia de calentamiento» disponible en la actualidad y, según los científicos, el análisis muestra que el Wendelstein 7-X es capaz de confinar el calor que alcanza temperaturas dos veces más altas que las encontradas en el núcleo del Sol en el futuro.
Pero mientras el equipo persigue la fusión nuclear hay más retos que alcanzar altas temperaturas, incluyendo abordar otras formas de pérdida de calor. Se han programado más experimentos para el año 2022, en los que se utilizará un nuevo diseño de sistema de refrigeración por agua que permitirá realizar experimentos más largos.
Es una noticia realmente emocionante para la fusión que este diseño haya tenido éxito. Demuestra claramente que este tipo de optimización puede hacerse.
Novimir Pablant.
Más información: www.nature.com
Vía www.pppl.gov
PTV dice
Para evacuar calor de un reactor de fusión nuclear, o de la superficie de una nave epacial en la vuelta a través de la atmósfera: ¿Valdrían las ‘Heat Pipes’?
¿Cómo piensan transformar el calor que genera la fusión nuclear en energía eléctrica?
¿Y qué datos hay de la resistencia al flujo de neutrones que tengan los materiales que quieren usar en los toroides de los reactores de fusión?
Porque en los reactores de fusión saldrán más neutrones que en los reactores de fisión de Uranio ¿O no?
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