Actualizado 26/06/2018 13:36 CET

Wendelstein 7-X logra récord mundial de producto de fusión

Vista interior del recipiente del dispositivo
IPP, JAN MICHAEL HOSAN

   MADRID, 26 Jun. (EUROPA PRESS) -

   El dispositivo de fusión más grande del mundo del tipo estellarator, el alemán Wendelstein 7-X, ha alcanzado un valor récord para el producto de fusión en su última ronda de experimentación.

   A diferencia de la primera fase de experimentación 2015/16, el recipiente de plasma de Wendelstein 7-X, --emplazado en el Instituto Max Planck de Física del Plasma (IPP) en Greifswald-- se ha equipado con revestimiento interior desde septiembre del año pasado.

   Las paredes del recipiente ahora están cubiertas con baldosas de grafito, lo que permite temperaturas más altas y mayores descargas de plasma. Con el llamado divertor también es posible controlar la pureza y la densidad del plasma: las fichas del divertor siguen el contorno retorcido del borde del plasma en forma de diez tiras anchas a lo largo de la pared del vaso de plasma. De esta manera, protegen particularmente las áreas de la pared sobre las cuales las partículas que escapan del borde del anillo de plasma están hechas para incidir. Junto con las impurezas, las partículas que chocan se neutralizan y se bombean.

   "La primera experiencia con los nuevos elementos de pared es altamente positiva", afirma en un comunicado el científico Thomas Sunn Pedersen. Mientras que al final de la primera campaña se alcanzaban longitudes de pulso de seis segundos, ahora se están produciendo plasmas que duran hasta 26 segundos. Una energía de calentamiento de hasta 75 megajulios podría ser alimentada al plasma, siendo 18 veces más que en la primera fase de operación sin divertor. La potencia de calentamiento también podría aumentar, siendo este un requisito previo para una alta densidad de plasma.

   De esta forma, se alcanzó un valor récord para el producto de fusión. Este producto de la temperatura del ion, la densidad del plasma y el tiempo de confinamiento de la energía especifica lo cerca que se está de los valores del reactor necesarios para encender un plasma. A una temperatura iónica de aproximadamente 40 millones de grados y una densidad de 0.8 por 10 elevado a 20 partículas por metro cúbico, Wendelstein 7-X ha logrado un producto de fusión que proporciona un buen 6 por 10 elevado a 26 grados por segundo por metro cúbico, el récord mundial de un estellarator.

   "Este es un valor excelente para un dispositivo de este tamaño, logrado, además, bajo condiciones realistas, es decir, a una temperatura alta de los iones de plasma", dice el profesor Sunn Pedersen. El tiempo de confinamiento de la energía alcanzado, que es una medida de la calidad del aislamiento térmico del plasma confinado magnéticamente, indica con unos imponentes 200 milisegundos que la optimización numérica en la que se basa Wendelstein 7-X podría funcionar: "Esto nos hace se optimistas para nuestro trabajo adicional".

   El hecho de que la optimización está teniendo efecto no solo en relación con el aislamiento térmico se confirma con la evaluación completa de los datos experimentales de la primera fase de experimentación desde diciembre de 2015 hasta marzo de 2016, que acaba de publicarse en Nature Physics. Esto muestra que también la corriente de arranque se comporta como se esperaba. Esta corriente eléctrica es inducida por diferencias de presión en el plasma y podría distorsionar el campo magnético adaptado. Las partículas del borde del plasma ya no afectarían el área derecha del divertor.

   Por lo tanto, la corriente de arranque en los estellaratores debería mantenerse lo más baja posible. El análisis ahora ha confirmado que esto se ha logrado realmente en la geometría de campo optimizada. "Por lo tanto, ya durante la primera fase de experimentación se pudieron verificar aspectos importantes de la optimización", afirma el primer autor, Andreas Dinklage. "Se realizarán evaluaciones más exactas y sistemáticas en experimentos adicionales con una potencia de calentamiento mucho mayor y una presión plasmática más alta".

   Desde finales de 2017, Wendelstein 7-X ha experimentado nuevas ampliaciones: estos incluyen nuevos equipos de medición y sistemas de calefacción. Los experimentos con plasma se reanudarán en julio. La ampliación principal está prevista para el otoño de 2018: las actuales baldosas de grafito del divertor deben sustituirse por componentes de carbono reforzados con carbono que además están refrigeraos por agua. Deben hacer descargas de hasta 30 minutos, durante las cuales se puede verificar si Wendelstein 7-X cumple permanentemente con sus objetivos de optimización.

   El objetivo de la investigación de fusión es desarrollar una planta de energía respetuosa con el clima y al medio ambiente. Como el sol, produce energía de la fusión de núcleos atómicos. Debido a que el fuego de fusión necesita temperaturas que excedan los 100 millones de grados para encenderse, el combustible, a saber, un plasma de hidrógeno de baja densidad, no debe entrar en contacto con las paredes frías de los recipientes. Confinado por campos magnéticos, está suspendido dentro de una cámara de vacío casi sin contacto.

   La caja magnética de Wendelstein 7-X está producida por un anillo de 50 bobinas magnéticas superconductoras de unos 3,5 metros de altura. Sus formas especiales son el resultado de elaborados cálculos de optimización. Aunque Wendelstein 7-X no producirá energía, espera demostrar que los estellaratores son adecuados para la aplicación en plantas de energía.

   Su objetivo es lograr por primera vez en un estellarator la calidad de confinamiento que ofrecen los dispositivos de la competencia del tipo tokamak. En particular, el dispositivo debe demostrar la ventaja esencial de los estellaratores, a saber, su capacidad para operar en modo continuo.