estabilización del plasma a 150 millones de ºC

Para el reactor DEMO (Planta de energía de demostración) es capaz de demostrar la viabilidad comercial de la fusión nuclear durante la década de 1950, es fundamental que los técnicos logren resolver varios desafíos. Uno de los más grandes consta de desarrollar materiales que deberá utilizarse en la construcción del reactor nuclear DEMO. Este es el desafío al que se enfrenta el proyecto IFMIF-DONES (Instalación de irradiación de materiales de fusión internacional Fuente de neutrones orientada a DEMO).

El otro gran escollo que nos presenta esta forma de obtener energía requiere que encontremos la manera de estabilizar el plasma que actúa como combustible para evitar que degrade el manto, la cámara de vacío y otros componentes del reactor. Conseguir esto sin reducir el rendimiento de la reacción de fusión nuclear no es fácil, sobre todo si tenemos en cuenta que la interacción entre los núcleos de deuterio y tritio contenidos en el plasma se produce a una temperatura cercana a los 150 millones de grados centígrados.

Estabilizar la sopa de partículas que contiene el plasma a 150 millones de grados Celsius sin degradar el rendimiento de la reacción es un verdadero desafío.

Actualmente, varios grupos de investigación están trabajando en esta área y la están abordando con varias estrategias diferentes. Uno de los descubrimientos recientes más interesantes nos invita a ser moderadamente optimistas porque los núcleos ionizados de helio-4 que resultan de la fusión de los núcleos de deuterio y tritio, junto con el neutrón que se lanza hacia las paredes del contenedor con una energía de aproximadamente 14 MeV, tener un efecto estabilizador en la zona periférica del plasma.

Un grupo de investigadores del MIT también ha realizado una aportación muy interesante en este ámbito. Propone usar en los imanes del reactor. un nuevo material superconductor conocido como YBCO (Óxido de itrio-bario-cobre) que combina itrio, bario y óxido de cobre, y que busca generar un campo magnético significativamente más intenso que el que producen los imanes convencionales. Y hace apenas unos días, el MIT, Princeton y otras instituciones estadounidenses nos sorprendieron con una contribución conjunta que tiene como objetivo marcar la diferencia en las estrategias de estabilización del plasma.

El modo Super-H puede ayudarnos a resolver uno de los grandes desafíos de la fusión nuclear

Los modelos con los que trabajan los investigadores demuestran que una forma eficaz de evitar que la altísima temperatura del plasma dañe el manto, que es la cubierta interior de la cámara de vacío, y, sobre todo, el desviador, que es la estructura de acero. y moldeado de tungsteno la base de la cámara de vacío, consiste en refrigerar sus capas externas. El problema es que no es fácil hacer esto sin degradar significativamente la reacción de fusión que tiene lugar en el núcleo de gas.

El modo Super-H propone aumentar la temperatura y la presión en las capas más externas del plasma para hacer que la producción de energía en la región interna sea mayor.

El modo Super-H propone aumentar la temperatura y la presión en las capas más externas del plasma para hacer que la producción de energía en la región interna sea mayor. Pero hacerlo requiere refrigerar la zona de gas más cerca del desviador. Los investigadores han intentado hacer esto inyectando gases en el plasma que ejercen el efecto de enfriamiento deseado, pero se han encontrado con un problema: estos gases terminan siendo transportados desde la región exterior al núcleo del gas, y el rendimiento de la reacción se degrada notablemente. .

Desviador

El enorme componente que podemos ver en esta fotografía es solo una de las 54 piezas idénticas que forman la base de la cámara de vacío del reactor. El desviador resiste el bombardeo de neutrones de alta energía del plasma, transformando su energía cinética en calor.

Afortunadamente, hace unos días informaron que han encontrado una solución muy prometedora a este desafío, que consiste en inyectar nitrógeno en el plasma, actuando simultáneamente sobre el campo magnético generado por los imanes del reactor para controlar la forma del gas y atenuar su impacto sobre el desviador. Esta estrategia tiene un efecto de enfriamiento en la periferia del plasma sin degradar significativamente el rendimiento de la reacción en el núcleo del gas.

Los responsables del ITER han recibido esta noticia con los brazos abiertos porque este planteamiento puede tener un impacto muy positivo en el desarrollo del reactor de fusión nuclear que se está construyendo en la localidad francesa de Cadarache. Sin embargo, es probable que los reactores de fusión comerciales que, en teoría, llegarán después de DEMO, combinar varias de las estrategias estabilización del plasma de la que hemos hablado en este artículo. Y, quizás, algo más que posiblemente esté por venir. La fusión nuclear sigue su curso con un propósito claro: afrontar su incursión comercial en los años sesenta.

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