El reactor tokamak revestido de tungsteno operado por la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA) ha establecido un nuevo récord en fusión nuclear. Mantener el plasma durante seis minutos e inyectarle 1,15 gigajulios de energía..
El Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL), con sede en EE. UU., confirmó estas medicionesn comunicado de prensa.
La fusión nuclear es, literalmente, la fuente de energía más esperada que espera llegar al mercado. A diferencia de su contraparte de fisión, esta tecnología no genera desechos nucleares que deban eliminarse adecuadamente y es una fuente de energía confiable y libre de carbono que puede encenderse y apagarse a voluntad. El único problema de la fusión de deuterio y tritio es la emisión de neutrones.
Dentro de reactores con forma de rosquilla llamados tokamak, los científicos crean condiciones de reacción similares a las del sol, donde el hidrógeno se calienta a 50 millones de grados Celsius para crear el cuarto estado de la materia, el plasma.
El desafío para hacer que esta tecnología sea económicamente viable es generar una producción de energía mucho mayor que la utilizada para generar plasma. Los científicos coinciden en que la forma de lograrlo es atrapar el plasma durante períodos prolongados, también conocido como dosificación, y encerrar el tokamak en tungsteno, lo que podría ayudar.
Tokamak recubierto de tungsteno
CEA está explorando el uso de tungsteno en una reacción de fusión en un entorno de tungsteno (W) en un reactor tokamak de estado estacionario (WEST) en Francia. Los reactores de fusión que lograron aumentos repentinos más prolongados en el pasado utilizaron grafito en las paredes del reactor.
Si bien es más fácil trabajar con materiales a base de carbono, es posible que no sean viables para reactores a gran escala porque atrapan el combustible en las paredes. Por el contrario, el tungsteno no retiene combustible, pero es difícil trabajar con él porque puede enfriar rápidamente el plasma incluso si entra una pequeña cantidad.
Comparando los dos materiales, Luis Delgado Aparicio, físico investigador senior de PPPL, dijo: «Ésta es, simplemente, la diferencia entre intentar conseguir un gato doméstico y tratar de acariciar al león más salvaje».
Tulio Barboi, Novimir Bablante y Luis Delgado-Aparicio trabajan para descubrir la fusión
Diagnóstico innovador
Las herramientas tradicionales pueden fallar cuando se trabaja con materiales tan difíciles. La empresa suiza DECTRIS produce un dispositivo de diagnóstico por rayos X para medir la radiación del plasma. Esta herramienta puede ayudar a los investigadores a determinar propiedades como la temperatura central del plasma.
Niveles de energía Cada curva representa una intensidad diferente para cada lectura de nivel de energía. Tenga en cuenta que el eje de abscisas vertical representa el número de números, y el número más alto se acerca a 6×105 o 600.000 fotones de luz de rayos X.
Si bien esta herramienta está configurada para usar todos sus píxeles para medir los niveles de energía simultáneamente, los investigadores de PPPL también la configuraron para que cada píxel pueda medir los niveles de energía de forma independiente.
Los investigadores de PPPL utilizaron esta herramienta de diagnóstico recientemente generada para confirmar las condiciones de reacción en Occidente.
Durante este experimento, los investigadores confirmaron que el plasma tiene un 15% más de energía y el doble de densidad que antes, las cuales son condiciones necesarias para una generación de energía confiable.
«Durante los seis minutos de toma de imágenes, pudimos medir muy bien la temperatura del electrón central. Estaba en un estado muy estable de unos 4 keV. Fue un logro increíble“, dijo Tulio Barboi, investigador del PPPL involucrado en este trabajo.
«Este detector tiene una capacidad única que se puede configurar para medir el mismo plasma en cualquier número de energías según se desee.«.
«Es muy difícil mecanizar una estructura con paredes de tungsteno.“, añadió en el comunicado de prensa Xavier Litaudon, científico del CEA.
«Pero gracias a estas nuevas mediciones tendremos la posibilidad de medir las condiciones del tungsteno dentro del plasma y comprender los movimientos del tungsteno desde la pared hasta el núcleo del plasma..
Los investigadores planean publicar sus resultados en las próximas semanas.
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