Aunque la duración y la temperatura por sí solas no son récords, el logro simultáneo de calor y estabilidad nos acerca un poco más a un reactor de fusión viable, siempre y cuando la técnica utilizada pueda ampliarse.
La mayoría de los científicos coinciden en que aún faltan décadas para que la energía de fusión sea viable, pero los avances en la comprensión y los resultados siguen llegando.
Un experimento realizado en 2021 creó una reacción lo suficientemente energética como para ser autosuficiente, se están elaborando diseños conceptuales para un reactor comercial y se sigue trabajando en el gran reactor de fusión experimental ITER de Francia.
Ahora, Yong-Su Na, de la Universidad Nacional de Seúl (Corea del Sur), y sus colegas han conseguido hacer funcionar una reacción a las altísimas temperaturas que se requieren para un reactor viable, y mantener estable durante 30 segundos el estado caliente e ionizado de la materia que se crea dentro del dispositivo.
El control del plasma es vital.
Si entra en contacto con las paredes del reactor, se enfría rápidamente, asfixiando la reacción y provocando daños importantes en la cámara que lo alberga.
Los investigadores suelen utilizar diversas formas de campos magnéticos para contener el plasma: algunos utilizan una barrera de transporte en el borde (ETB), que esculpe el plasma con un corte brusco de presión cerca de la pared del reactor, un estado que impide que el calor y el plasma se escapen. Otros utilizan una barrera de transporte interno (ITB) que crea una presión más alta cerca del centro del plasma. Pero ambas pueden crear inestabilidad.
El equipo de Na utilizó una técnica de ITB modificada en el dispositivo de Investigación Avanzada del Tokamak Superconductor de Corea (KSTAR), consiguiendo una densidad de plasma mucho menor. Su método parece aumentar las temperaturas en el núcleo del plasma y reducirlas en el borde, lo que probablemente prolongará la vida útil de los componentes del reactor.
Dominic Power, del Imperial College de Londres, afirma que para aumentar la energía producida por un reactor, se puede hacer que el plasma esté muy caliente, que sea muy denso o que aumente el tiempo de confinamiento.
Este equipo está descubriendo que el confinamiento de la densidad es en realidad un poco más bajo que los modos de funcionamiento tradicionales, lo que no es necesariamente algo malo, porque se compensa con temperaturas más altas en el núcleo. Es emocionante, pero hay una gran incertidumbre sobre la capacidad de nuestra comprensión de la física para escalar a dispositivos más grandes. Así que algo como el ITER va a ser mucho más grande que el KSTAR.
Dominic Power
Na afirma que la clave es la baja densidad y que los iones «rápidos» o más energéticos en el núcleo del plasma, la llamada mejora regulada por iones rápidos (FIRE, por sus siglas en inglés), son esenciales para la estabilidad. Pero el equipo aún no comprende del todo los mecanismos implicados.
La reacción se detuvo sólo después de 30 segundos debido a las limitaciones del hardware, y en el futuro deberían ser posibles períodos más largos. El KSTAR se ha detenido para realizar actualizaciones, y los componentes de carbono de la pared del reactor se han sustituido por tungsteno, lo que, según Na, mejorará la reproducibilidad de los experimentos.
Lee Margetts, de la Universidad de Manchester (Reino Unido), afirma que la física de los reactores de fusión se está comprendiendo bien, pero que hay obstáculos técnicos que superar antes de que pueda construirse una central eléctrica operativa. Parte de ello será el desarrollo de métodos para extraer el calor del reactor y utilizarlo para generar corriente eléctrica.
No es física, es ingeniería. Si pensamos en esto desde el punto de vista de una central eléctrica de gas o de carbón, si no tuviéramos nada para retirar el calor, entonces la gente que la opera diría ‘tenemos que apagarla porque se calienta demasiado y fundirá la central’, y esa es exactamente la situación aquí.
Lee Margetts
Brian Appelbe, del Imperial College de Londres, está de acuerdo en que los retos científicos que quedan en la investigación de la fusión deberían ser alcanzables, y que FIRE es un paso adelante, pero que la comercialización será difícil.
El enfoque de la fusión por confinamiento magnético tiene una larga historia de evolución para resolver el siguiente problema que se le presenta. Pero lo que me pone nervioso, o me hace dudar, son los retos de ingeniería para construir realmente una central eléctrica económica basada en esto.
Brian Appelbe
Más información: www.nature.com
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