Un modelo de frenado de electrones desarrollado por físicos de la Universidad Chalmers representa un paso más en la seguridad y control de los futuros reactores de fusión nuclear.

La energía de fusión tiene el potencial de proporcionar energía limpia y segura que esté libre de emisiones de dióxido de carbono. Sin embargo, imitar el proceso de energía del Sol es una tarea difícil de lograr.

Se necesita alta presión y temperaturas de unos 150 millones de grados para conseguir que los átomos se combinen. Como si eso no fuera suficiente, los electrones fugitivos causan estragos en los reactores de fusión que se están desarrollando actualmente. En el prometedor tipo de reactor tokamak, campos eléctricos no deseados podrían poner en peligro todo el proceso. Los electrones con una energía extremadamente alta pueden acelerarse de repente a velocidades tan altas que destruyen la pared del reactor.

Son estos electrones fugitivos los que las estudiantes de doctorado Linnea Hesslow y Ola Embréus han identificado y desacelerado con éxito. Junto con su asesor, el profesor Tünde Fülöp, del Departamento de Física de Chalmers, han podido demostrar que es posible desacelerar eficazmente los electrones fugitivos inyectando los denominados iones pesados en forma de gas. Por ejemplo, neón o argón se pueden utilizar como “frenos”.

Cuando los electrones chocan con alta carga en los núcleos de los iones, encuentran resistencia y pierden velocidad. Las múltiples colisiones hacen que la velocidad sea controlable y permiten que el proceso de fusión continúe. Usando descripciones matemáticas y simulaciones de plasma, es posible predecir la energía de los electrones – y cómo cambia bajo diferentes condiciones.

“Cuando podemos desacelerar eficazmente los electrones fugitivos, estamos un paso más cerca de un reactor de fusión funcional. Teniendo en cuenta que hay pocas opciones para resolver las crecientes necesidades energéticas del mundo de una manera sostenible, la energía de fusión es increíblemente emocionante, ya que toma su combustible de agua del mar”, dice Linnea Hesslow.

Ella y sus colegas recientemente publicaron su artículo en Physical Review Letters. Los resultados también han atraído mucha atención en el campo de la investigación. En un corto período de tiempo, Linnea Hesslow, de 24 años, y Ola Embréus, de 25 años, han dado conferencias en varios organismos.

“El interés en este trabajo es enorme, el conocimiento es necesario para futuros experimentos a gran escala y brinda esperanza cuando se trata de resolver problemas difíciles, y esperamos que el trabajo produzca un gran impacto en el futuro”, dice el profesor Tünde Fülöp.

A pesar de los grandes progresos realizados en la investigación sobre la energía de fusión en los últimos cincuenta años, todavía no existe una planta comercial de energía de fusión. En este momento, todos los ojos están en la colaboración de investigación internacional relacionada con el reactor ITER en el sur de Francia.

“Muchos creen que va a funcionar, pero es más fácil viajar a Marte que lograr la fusión. Usted podría decir que estamos tratando de cosechar estrellas aquí en la Tierra, y que puede tomar tiempo. Hacen falta temperaturas increíblemente altas, más calientes que el centro del Sol, para que podamos lograr la fusión aquí en la Tierra, por eso espero que la investigación tenga los recursos necesarios para resolver el problema energético a tiempo”, dice en un comunicado Linnea Hesslow.

La energía de fusión se produce cuando los núcleos atómicos ligeros se combinan utilizando alta presión y temperaturas extremadamente altas de unos 150 millones de grados Celsius. La energía se crea de la misma manera que en el Sol, y el proceso también se puede llamar energía del hidrógeno. La energía de fusión es una alternativa mucho más segura que la energía nuclear, que se basa en la división (fisión) de los átomos pesados. Si algo falla en un reactor de fusión, todo el proceso se detiene y se hace frío. A diferencia de un accidente nuclear, no hay riesgo de que el medio ambiente se vea afectado.

El combustible en un reactor de fusión no pesa más que un sello, y las materias primas provienen del agua de mar. Hasta ahora, los reactores de fusión no han sido capaces de producir más energía de la que se suministran.

Fuente: Europa Press