Una reacción de fusión nuclear estable y sostenida en Corea del Sur demuestra una vez más que la fusión nuclear ya no es un problema físico, sino técnico.
Los investigadores han permitido que una reacción de fusión nuclear dure 30 segundos a temperaturas superiores a los 100 millones de grados centígrados. Aunque la duración y la temperatura no son registros en sí mismos, logrando altas temperaturas y estabilidad al mismo tiempo un paso más cerca de un reactor de fusión viable. Sin embargo, la tecnología utilizada todavía necesita ser ampliada.
La mayoría de los científicos están de acuerdo en que todavía faltan décadas para que la energía de fusión sea útil, pero ha habido un progreso constante en la comprensión y los resultados. Un experimento en 2021 produjo una reacción que produjo suficiente energía para sostenerse. También se está trabajando en diseños conceptuales para un reactor comercial, y el trabajo en el gran reactor de fusión experimental ITER en Francia continúa sin cesar.
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Estable durante 30 segundos
físico de plasma Yong-Su Na de la Universidad Nacional de Seúl en Corea del Sur y sus colegas ahora han logrado obtener una respuesta a las temperaturas extremadamente altas requeridas para un reactor viable. También lograron mantener estable el plasma ionizado caliente durante 30 segundos.
El control de este plasma es vital. Cuando golpea las paredes del reactor, se enfría rápidamente, apagando la reacción. Esto también provoca daños en la pared del reactor.
Los investigadores utilizan diferentes tipos de campos magnéticos para controlar el plasma. Un ejemplo de esto es un barrera de transporte de borde (ETB), que da forma al plasma con una fuerte transición de presión en la pared del reactor. Esto evita que el calor y el plasma se escapen. Otro enfoque utiliza una barrera de transporte interna (ITB), que crea una presión más alta en el centro del plasma. Ambos pueden causar inestabilidad.
Densidad del plasma
El equipo de Na usó una técnica ITB modificada en la instalación de Investigación Avanzada Tokamak Superconductora de Corea (KSTAR). Al hacerlo, lograron una densidad de plasma mucho más baja. Este enfoque parece aumentar las temperaturas en el núcleo del plasma, al tiempo que reduce las de la periferia, lo que extenderá la vida útil de los componentes del reactor.
El físico teórico Dominic Power del Imperial College de Londres dice que se puede aumentar la energía que produce un reactor de tres formas: se puede calentar mucho el plasma, aumentar su densidad o aumentar el tiempo que se mantiene encerrado.
“Este equipo concluye que la densidad es algo más baja que con el enfoque tradicional, lo que no es necesariamente algo malo, ya que se compensa con temperaturas más altas en el núcleo del plasma”, dice. “Es un resultado emocionante, pero existe una gran incertidumbre sobre qué tan bien se adapta nuestra comprensión de la física a dispositivos más grandes. Un dispositivo como ITER es mucho más grande que KSTAR’.
FUEGO
El investigador Na dice que la baja densidad de plasma fue el gran avance, y que los iones rápidos y más energéticos en el núcleo del plasma, la llamada ganancia rápida regulada por iones (FIRE), son parte integral de la estabilidad. Pero el equipo aún no comprende completamente los mecanismos involucrados.
La reacción se detuvo después de 30 segundos debido a las limitaciones del equipo. Períodos más largos deberían ser posibles. KSTAR ahora se ha cerrado para actualizaciones, reemplazando partes de carbono en la pared del reactor con tungsteno, lo que debería mejorar la reproducibilidad de los experimentos.
físico técnico lee margetts de la Universidad de Manchester (Reino Unido) dice que comprendemos mejor la física de los reactores de fusión, pero que aún deben superarse muchos obstáculos técnicos antes de que podamos construir una planta que funcione.
Genera electricidad
Parte de esto es desarrollar métodos para extraer calor del reactor y usarlo para generar energía eléctrica. “Eso no es física, es tecnología”, dice. “Piense en ello como una central eléctrica de gas o carbón: si no tiene nada para disipar el calor, el personal rápidamente dirá: ‘Tenemos que apagarlo porque se calienta demasiado, el reactor se derretirá pronto”. .’ Esa es exactamente la situación aquí.
físico de fusión brian appelbe del Imperial College London está de acuerdo en que los desafíos científicos deben ser alcanzables y que FIRE es un paso adelante, pero también que la comercialización será difícil.
“El enfoque de fusión por confinamiento magnético tiene una larga historia de evolución para resolver el próximo problema”, dice. ‘Lo que me pone un poco nervioso o inseguro son los desafíos técnicos de construir una central eléctrica económicamente viable.’