Avances en la 'botella magnética' que controla la fusión nuclear en la Tierra

Actualizado 07/08/2019 11:19:22 CET
Reactor de fusión NSTX
Reactor de fusión NSTX - PRINCETON PLASMA PHYSICS LABORATORY

   MADRID, 7 Ago. (EUROPA PRESS) -

   Físicos de Princeton han logrado identificar errores en los campos magnéticos que mantienen las reacciones de fusión nuclear, que pueden ser aprovechados para perfeccionar esta emergente fuente de energía.

   Los científicos que usan campos magnéticos para 'embotellar' y controlar en la Tierra las reacciones de fusión que alimentan al sol y las estrellas deben corregir cualquier error en la forma de los campos que contienen las reacciones.

   Dichos errores producen desviaciones de la forma simétrica de los campos en las instalaciones de fusión tokamak en forma de rosquilla que pueden tener un impacto perjudicial en la estabilidad y el confinamiento del gas de plasma caliente y cargado que alimenta las reacciones.

   Investigadores dirigidos por científicos del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton (PPPL) han encontrado evidencia clara de la presencia de campos de error en la ejecución inicial de 10 semanas del National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U) , la instalación insignia de fusión en el laboratorio.

   El método de detección exhaustivo que utilizaron podría proporcionar lecciones para la corrección de errores en futuros dispositivos de fusión como ITER, la gran instalación internacional de fusión en construcción en Francia para demostrar la practicidad de la energía de fusión controlada, informa el PPPL en un comunicado.

   Fusión, el poder que impulsa el sol y las estrellas, es la fusión de elementos de luz en forma de plasma (el estado caliente y cargado de materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos) que genera cantidades masivas de energía. Los científicos de todo el mundo buscan replicar la fusión en la Tierra para un suministro de energía prácticamente inagotable para generar electricidad.

   En PPPL, los investigadores han reunido una combinación de datos experimentales, medición detallada de la posición de los imanes y modelado por computadora de la respuesta del plasma para localizar la fuente de los campos de error NSTX-U. El análisis descubrió un espectro de pequeños campos de error, un resultado inevitable del hecho de que un tokamak no puede ser perfectamente simétrico, pero la mayoría tuvo un impacto fácilmente corregible en el plasma. Sin embargo, se destacó un hallazgo importante: una leve desalineación de las bobinas magnéticas que corren por el centro del tokamak y producen los campos que se envuelven horizontalmente o "toroidalmente" alrededor del interior de la embarcación.

   Esta desalineación fue la pista que los científicos habían buscado. "Buscamos la fuente del error con el mayor impacto en el plasma", dijo el físico Nate Ferraro, primer autor de la investigación. "Lo que encontramos fue una pequeña desalineación de las bobinas de la consola central con la carcasa que las encierra".

   La leve desalineación generó errores que resonaron en el comportamiento del plasma. Entre los problemas se encontraba un efecto de frenado y bloqueo que evitaba que el borde del plasma girara y aumentaba el calentamiento localizado en los componentes orientados al plasma dentro del tokamak.

   El descubrimiento de la desalineación siguió al apagado del tokamak para reparaciones continuas a raíz de una fallo de la bobina. Los hallazgos de desalineación ahora se están utilizando "para impulsar nuevos requisitos de tolerancia de ingeniería para NSTX-U a medida que se reconstruye", dijeron los investigadores. Dichos requisitos requieren una mayor tolerancia entre la columna central y la carcasa que la encierra. La tolerancia más estrecha reduciría la desviación de la alineación óptima de los dos componentes a menos de dos centésimas de pulgada a lo largo del eje vertical de la columna central.

   El ajuste aliviará las preocupaciones sobre el aumento del calentamiento localizado y reducirá el frenado y el bloqueo magnéticos, según los autores. Tales desarrollos mejorarían así la estabilidad del plasma. "Cada tokamak está preocupado por los campos de error", dijo Ferraro. "Lo que estamos tratando de hacer es optimizar el NSTX-U".

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