Hallan solución al reto de estabilizar los plasmas en reactores de fusión

Los científicos que buscan llevar a la Tierra la reacción de fusión que alimenta el sol y las estrellas deben mantener el plasma supercaliente libre de interrupciones.

Ahora, los investigadores del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) han descubierto un proceso que puede ayudar a controlar las interrupciones que se consideran más peligrosas.

La fusión de replicación, que libera energía ilimitada al fusionar núcleos atómicos en el estado de la materia conocida como plasma, podría producir energía limpia y virtualmente ilimitada para generar electricidad para ciudades e industrias en todas partes. La captura y el control de la energía de fusión es, por lo tanto, un desafío científico y de ingeniería clave para los investigadores de todo el mundo.

El hallazgo de PPPL, publicado en Physical Review Letters, se centra en los llamados modos de rasgado: inestabilidades en el plasma que crean islas magnéticas, una fuente clave de interrupciones del plasma. Estas islas, estructuras similares a burbujas que se forman en el plasma, pueden crecer y desencadenar eventos perturbadores que detienen las reacciones de fusión y dañan las instalaciones en forma de dona llamadas “tokamaks” que albergan las reacciones.

Los investigadores descubrieron en la década de 1980 que el uso de ondas de radiofrecuencia (RF) para conducir la corriente en el plasma podría estabilizar los modos de rasgado y reducir el riesgo de interrupciones. Sin embargo, los investigadores no notaron que pequeños cambios, o perturbaciones, en la temperatura del plasma podrían mejorar el proceso de estabilización, una vez que se supera un umbral clave en la potencia.

El mecanismo físico que PPPL ha identificado trabaja de modo que las perturbaciones de la temperatura afectan a la fuerza de la corriente y a la cantidad de potencia de RF depositada en las islas.

Además, las perturbaciones y su impacto en la deposición de energía se retroalimentan en contra entre sí de una manera compleja o no lineal. Igualmente, cuando la retroalimentación se combina con la sensibilidad del impulso actual a las perturbaciones de la temperatura, aumenta la eficiencia del proceso de estabilización.

Finalmente, es menos probable que la estabilización mejorada se vea afectada por las unidades de corriente desalineadas que no llegan al centro de la isla.

El impacto general de este proceso crea lo que técnicamente se llama “condensación de corriente de RF” o concentración de potencia de RF dentro de la isla que impide que crezca. “El depósito de energía se incrementa considerablemente”, dijo en un comunicado Allan Reiman, físico teórico de PPPL y autor principal del artículo. “Cuando la deposición de energía en la isla supera un nivel de umbral, hay un aumento en la temperatura que fortalece en gran medida el efecto estabilizador. Esto permite la estabilización de islas más grandes de lo que se creía posible”.

Este proceso puede ser particularmente beneficioso para ITER, el tokamak internacional en construcción en Francia para demostrar la viabilidad de la energía de fusión. “Existe la preocupación de que las islas se vuelvan grandes y causen interrupciones en el ITER”, dijo Reiman. “Tomados en conjunto, estos nuevos efectos deberían facilitar la estabilización de los plasmas ITER”.

Fuente: europapress.es

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