Los científicos descubren cómo mantener estable el plasma en los reactores de fusión

En 2017, los investigadores dieron un enorme salto al acercarse un paso más a la energía nuclear de fusión estable. Descubrieron una forma de estabilizar el plasma en los reactores de fusión, evitando así que oscilen las temperaturas y densidades.

Se cree que la fusión nuclear es la respuesta para proporcionar energía verde inagotable, siempre que los investigadores puedan controlar este tipo de fuente de energía. Y ahora parece que están más cerca de estabilizar el plasma en los reactores de fusión, ¡aunque sea mediante simulaciones!

Recientemente, un grupo de investigadores en Nueva Jersey del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton, realizó varias simulaciones, tratando de estabilizar el plasma en reactores de fusión. 

El plasma es uno de los estados de la materia. Si hablamos de nuestras situaciones típicas en la Tierra, el plasma no califica como materia líquida, sólida o gaseosa. En el universo, se encuentra en abundancia en las estrellas.

En la Tierra, los científicos pueden generar un estado de plasma que se forma en los reactores de fusión mediante partículas altamente cargadas. Dicho esto, estabilizar el plasma es un proceso bastante desafiante.

La mayoría de las veces, el plasma oscila en densidad y temperatura y, debido a esto, generalmente se detiene la reacción de fusión nuclear, un proceso llamado inestabilidad en diente de sierra que ocurre cuando la corriente se vuelve lo suficientemente fuerte como para desestabilizar y detener las reacciones.

Sin embargo, los científicos de Nueva Jersey podrían haber encontrado una manera de estabilizar el plasma mediante simulación en reactores de fusión nuclear. Los investigadores siguieron el ejemplo de las estrellas del universo e intentaron replicar esos mismos procesos en varios reactores de fusión.

En los reactores, los átomos de hidrógeno sobrecalentados suspendidos en el plasma chocan entre sí, lo que provoca la división de los átomos en iones y electrones altamente cargados. Luego, los iones y electrones se fusionan para formar helio.

Este proceso genera grandes cantidades de calor y energía que pueden aprovecharse para la producción de electricidad.

Para mantener la corriente en el núcleo del plasma, el reactor utiliza un mecanismo de bombeo de flujo magnético. Esto también mantiene estable algunos de los plasmas para mantener las reacciones en lugar de detenerlas.

Si nos atenemos a las últimas simulaciones, dos escenarios híbridos pueden provocar un bombeo de flujo magnético. Un escenario es en el que el plasma es estable (modo H), mientras que el otro escenario es en el que el plasma pierde algún tipo de energía (modo L).

En las simulaciones PPPL, el bombeo de flujo se desarrolló con un escenario híbrido donde la corriente permanece plana en el núcleo de plasma y la presión del plasma es suficientemente alta. La combinación da como resultado un "modo de cuasi intercambio" que mezcla el plasma mientras deforma el campo magnético.

Este efecto de mezcla asegura que la corriente se mantenga plana y al mismo tiempo evita la posibilidad de que se forme inestabilidad en dientes de sierra.

Esta investigación fue dirigida por Isabel Krebs, investigadora asociada postdoctoral, quien habló sobre las futuras aplicaciones de este descubrimiento y dijo: "Este mecanismo puede ser de considerable interés para futuros experimentos de fusión a gran escala como el ITER".

Claramente, este avance en la estabilización del plasma es un paso en la dirección correcta hacia la ecología en el futuro.

Fuente: interestingengineering.com