junio 29, 2022

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Finalmente, el poder de la energía de fusión puede liberarse gracias a una nueva actualización de física.

En el mundo de las energías renovables, quizás no haya un objetivo más ambicioso que la energía de fusión. Esto implica fusionar átomos de hidrógeno para formar helio, un proceso que genera como resultado una cantidad no válida de energía. Es una reacción que ocurre cada momento bajo el sol, pero replicarla en la Tierra es un proceso tedioso y raro. Sin embargo, si tenemos éxito, tendremos acceso a una fuente limpia de electricidad renovable que satisfaga nuestras crecientes necesidades energéticas.

Con este fin, los investigadores están investigando un fenómeno llamado «encendido», que es cuando un reactor de fusión genera más energía de la necesaria para crear la reacción inicial. Se están realizando algunos intentos importantes para lograr este objetivo, incluido el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) en Francia. Este esfuerzo utiliza imanes poderosos en una máquina llamada tokamak para crear plasma sobrecalentado creado con combustible de hidrógeno.

Pero aquí está el problema: solo hay una cantidad limitada de combustible de hidrógeno que puedes poner en un tokamak antes de que todo comience a salir mal.

«Una de las limitaciones de hacer plasma dentro de un tokamak es la cantidad de combustible de hidrógeno que se le puede inyectar», dijo Paolo Ricci, investigador del Swiss Plasma Center. Dijo en un comunicado de prensa. «Desde los primeros días de la fusión, sabemos que si intentas aumentar la densidad del combustible, en algún momento habrá lo que llamamos una ‘turbulencia’: básicamente pierdes el atrapamiento por completo y el plasma va donde está.»

Para resolver este problema, los científicos comenzaron a buscar diferentes ecuaciones para medir la cantidad máxima de hidrógeno que puede caber dentro del tokamak antes de la perturbación. Una de las leyes que se ha mantenido y se ha convertido en un pilar en el mundo de la investigación de la fusión se conoce como el «Límite de Greenwald», que establece que la cantidad de combustible que puede usar un tokamak está directamente relacionada con el radio de la máquina. Los investigadores detrás de ITER incluso construyeron sus dispositivos basados ​​en esta ley.

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Pero, incluso el límite de Greenwald no era perfecto.

«El límite de Greenwald es lo que llamamos una ley o límite ‘experimental’, lo que básicamente significa que es como una regla general basada en observaciones realizadas en experimentos anteriores», dijo Alex Zelstra, físico experimental del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, a The New York Times. Daily Beast en una carta. «Estos son muy útiles, pero siempre debemos tener cuidado al aplicarlos fuera de las circunstancias en las que tenemos datos de los ensayos».

Es por eso que Ritchie y su equipo desafiaron esta firme creencia en nuevo papel Publicado el 6 de mayo en la revista Cartas de revisión física. En él, plantearon la hipótesis de que, de hecho, el límite de Greenwald podría aumentar casi el doble, casi el doble de la cantidad de combustible de hidrógeno que entraría en un tokamak para producir plasma. Sus hallazgos podrían sentar las bases para futuros reactores de fusión como DEMO, un sucesor del reactor ITER actualmente en desarrollo, para finalmente alcanzar la ignición.

“Esto es importante porque muestra que la intensidad que puedes lograr en un tokamak aumenta con la potencia que necesitas para ejecutarlo”, dijo Ritchie. «De hecho, DEMO funcionará a una potencia mucho mayor que los tokamaks e ITER actuales, lo que significa que puede agregar más densidad de combustible sin reducir la producción, a diferencia de la Ley de Greenwald. Y esta es una muy buena noticia».

Zylstra cree que el descubrimiento del equipo es importante porque arroja luz sobre por qué los reactores de fusión también tienen límites. También establece que los diseños de tokamak como ITER o DEMO pueden ser «menos restrictivos de lo que se pensaba». Con la duplicación de la densidad del combustible, eso puede mejorar drásticamente la potencia de salida del tokamak, y finalmente hacer que nos encendamos.

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“La fusión es un problema muy desafiante, tanto científica como tecnológicamente hablando, y hacer realidad el poder de la fusión requiere muchos avances paso a paso a la vez”, agregó Zilstra. «Si este estudio se valida aún más, especialmente en máquinas como ITER, sin duda ayudará a la comunidad de fusión magnética a diseñar y mejorar diseños futuros para instalaciones experimentales y generación de energía».