Los investigadores llevan décadas trabajando para desarrollar la fusión nuclear como una alternativa segura a la fisión nuclear. Se espera que pueda aprovechar el poder del sol y así revolucionar la producción de energía. Esto dejaría obsoletos el carbón, el gas y otros combustibles fósiles, y la superficie actualmente necesaria para la energía solar y eólica también podría reducirse significativamente. Sin embargo, la tecnología aún está en su infancia.
El tokamak es uno de los reactores de fusión más comunes. Presenta un diseño toroidal y utiliza fuertes campos magnéticos para confinar plasma caliente en el vacío y calentarlo a temperaturas extremadamente altas. El objetivo de estos reactores es recrear las condiciones que se dan en las estrellas.
La fusión nuclear promete una fuente de energía casi inagotable porque: Se basa en isótopos de hidrógeno como el deuterio y el tritio, que se pueden obtener del agua de mar. Los tokamaks son fundamentales para el proyecto de investigación internacional Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER). Como muchos proyectos similares, su objetivo es demostrar la viabilidad técnica y económica de la energía de fusión como fuente de energía limpia y sostenible.
La Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA) opera uno de estos reactores, el Wolfram Environment en el estado estacionario Tokamak (WEST). Durante un período de seis minutos, investigadores de EE. UU. El Departamento de Energía (DOE) y el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) aspiran ahora a alcanzar una temperatura del plasma de 50 millones de grados Celsius (°C), con un aporte de energía de 1,15 gigajulios. Esto corresponde a un 15 por ciento más de energía y el doble de densidad en comparación con el récord anterior.
“Necesitamos una nueva fuente de energía que esté disponible de forma continua y permanente”, explicó Xavier Litaudon, científico del CEA y presidente de la Coordinación de Retos Internacionales en Operaciones de Larga Duración (CICLOP). Litaudon dijo que el trabajo de PPPL en WEST es un excelente ejemplo. “Estos son resultados maravillosos. Hemos logrado un régimen de estado estable, aunque nos encontramos en un entorno difícil debido al muro de tungsteno”. La CICLOP es parte de la Agencia Internacional de Energía Atómica (OIEA).
Los investigadores de PPPL, que colabora con WEST desde hace algún tiempo, utilizaron un método novedoso para medir diversas propiedades de la radiación del plasma. Para ello utilizaron un aparato de rayos X del fabricante suizo DECTRIS, especialmente modificado para este fin.
El grupo de rayos X responsable desarrolló estos instrumentos para tokomaks y otros estelares de todo el mundo, destacó Luis Delgado-Aparicio. Es el jefe del departamento de proyectos avanzados de PPPL y científico jefe del proyecto del detector de rayos X.
Numerosos proyectos en todo el mundo se ocupan de la fusión nuclear. Algunos de los conceptos utilizados hoy en día ya fueron descritos por Dänner y Knobloch en su trabajo publicado en 1971 para el Instituto Max Planck de Física del Plasma. Siguen enfoques diferentes, pero apuntan hacia el mismo objetivo: un suministro de energía sostenible y, sobre todo, seguro. En concreto, los investigadores utilizan seis tipos principales de reactores de fusión:
Los equipos de investigación están desarrollando continuamente todos estos proyectos. El «WEST» es sólo el siguiente nivel del Tore Supra original. En aquella época, el interior del reactor estaba hecho de tejas de grafito y utilizaba carbono en lugar del tungsteno que se utiliza hoy en día.
«El entorno de las paredes de tungsteno es mucho más exigente que el uso de carbono», dice Delgado-Aparicio. «Es simplemente la diferencia entre intentar atrapar al gatito en casa y tratar de acariciar al león más salvaje». Sin embargo, el tungsteno tiene la ventaja de que retiene mucho menos combustible, una propiedad que no es particularmente válida para los reactores grandes.
Si bien el nuevo récord de seis minutos todavía está lejos de permitir que un tokamak funcione de manera continua, es un paso importante. Porque con cada nuevo registro, los investigadores se acercan más a su objetivo más amplio. Si el reactor supera un umbral, el siguiente no está lejos y lo mismo se aplica al siguiente. Si logran mantener la fusión nuclear durante 24 horas, podría convertirse en la fuente de energía del futuro.
Fuentes: investigación propia; Laboratorio de Física del Plasma de Princeton; “Posibles tipos de reactores de fusión, física de los reactores y problemas técnicos en su desarrollo” (MPG.PuRe, 1971)
Por Philipp Rall
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El original de este artículo “Con el “Tokamak”, la producción de energía con carbón y gas pronto podría ser historia” proviene de Futurezone.de.
