Nuevo récord mundial para el Tokamak Superconductor Experimental Avanzado (EAST), o «sol artificial», mantiene 70 millones de grados Celsius durante 17 minutos.
El plasma de alta temperatura es una parte fundamental de muchas iniciativas de energía de fusión a gran escala, que intentan replicar algunas de las condiciones que hacen del Sol un reactor de fusión lo suficientemente potente como para calentar nuestro sistema solar, con el objetivo de suministrar energía segura y limpia para la humanidad.
En el núcleo del Sol, las temperaturas de alrededor de 27 millones de °C fusionan unos 620 millones de toneladas métricas de hidrógeno en unos 616 millones de toneladas métricas de helio cada segundo, convirtiendo unos 4 millones de toneladas de materia en energía.
Una pequeña parte de esta energía acaba llegando a la Tierra en forma de radiación electromagnética, proporcionándonos luz visible, luz ultravioleta, infrarrojos, ondas de radio, rayos X y rayos gamma, y sin este generoso regalo solar de energía, la vida tal y como la conocemos nunca habría sido posible.
Los reactores de fusión tipo tokamak, como el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), obviamente no tienen la escala colosal y la gravedad del Sol, pero su objetivo es calentar los átomos de hidrógeno -específicamente, los isótopos de deuterio y tritio- hasta un punto en el que comiencen a chocar entre sí, fusionándose y liberando energía que pueda ser cosechada y mantener la reacción a medida que se introducen más átomos de hidrógeno.
La temperatura objetivo del ITER es de 150 millones de °C. La instalación EAST de China, que es un colaborador clave del proyecto ITER, ya ha alcanzado esta marca, llegando a 160 millones de °C durante 20 segundos, y manteniendo 120 millones de °C durante 101 segundos en experimentos separados anunciados el pasado mes de mayo.
El último experimento puso a prueba la capacidad del tokamak chino para soportar temperaturas extremas durante periodos más largos, manteniendo una temperatura 2,6 veces superior a la del núcleo del Sol durante unos 17 minutos y 36 segundos. Nunca antes nadie había mantenido un plasma a alta temperatura durante 1.000 segundos, por lo que se trata de un hito muy importante.
Es natural preguntarse cómo es posible que estas temperaturas insanas existan en la Tierra sin que toda la instalación del tokamak se derrita o se queme. Básicamente, la forma de donut de la cámara interior del tokamak está revestida con los materiales más resistentes al calor que existen: tungsteno y carbono, por ejemplo. Como incluso estos materiales se destruirían si se expusieran a cientos de millones de grados, el plasma sobrecalentado se aplasta justo en el centro de la cámara, lo más lejos posible de las paredes, utilizando potentes campos magnéticos.
Sin embargo, lo más importante es que estas extraordinarias temperaturas se alcanzan en una cantidad ínfima de plasma en relación con el tamaño de la cámara, por lo que la energía se disipa rápidamente antes de llegar a las paredes.
Es importante aclarar que la EAST no ha creado aquí una reacción de fusión, sino un plasma sostenido y sobrecalentado similar al que se utilizará finalmente para crear la fusión. Por lo tanto, está muy lejos de ser positivo desde el punto de vista energético.
El proyecto ITER, que se extiende por todo el mundo, ya ha sido descrito como el experimento científico más caro de todos los tiempos y el proyecto de ingeniería más complicado de la historia de la humanidad, ya que incluso cuando se genere calor a partir de las reacciones de fusión, se ventilará ese calor en lugar de intentar capturarlo y utilizarlo.
De hecho, es probable que tengamos que esperar a un sucesor de clase «DEMO» de la instalación ITER, como el previsto por EUROfusion, antes de ver un gran tokamak que genere cantidades útiles de electricidad. Mientras que el ITER aspira a un valor Q de 10, es decir, a introducir 50 MW de energía térmica y generar 500 MW de producción térmica bruta, el reactor DEMO de la UE aspira a introducir 80 MW y generar unos 2 GW para un factor Q de 25.
Vía news.cgtn.com
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