Física
Solucionan un enigma clave de los reactores de fusión nuclear
Uno de los mayores obstáculos para hacer que la energía nuclear de fusión sea viable, y hacer realidad su fabuloso potencial de suministro energético virtualmente ilimitado y sin los daños que sí puede provocar la energía nuclear de fisión, ha sido que los modelos por ordenador no han podido predecir con precisión y fiabilidad suficientes cómo se comporta el gas caliente y eléctricamente cargado dentro de un reactor de fusión, sometido a la presión y al calor necesarios para hacer que los átomos se unan entre sí.
La clave para que funcione la fusión, es decir, conseguir que los átomos de una forma pesada del hidrógeno llamada deuterio se unan entre sí para formar helio, liberando una enorme cantidad de energía en el proceso, es mantener una temperatura y una presión lo bastante altas para permitir que los átomos superen su resistencia contra los demás. Pero varios tipos de turbulencias pueden agitar esta sopa caliente de partículas y disipar el intenso calor. Uno de los problemas principales ha sido entender y predecir cómo funciona esta turbulencia, y por tanto, cómo superarla.
La duradera discrepancia entre las predicciones y los resultados observados en los reactores de prueba ha sido bautizada como “el gran problema sin resolver”. Solventar esta discrepancia es vital para poder predecir el rendimiento de los nuevos reactores de fusión, como el del ambicioso proyecto internacional ITER, en construcción en Francia.
Ahora, unos investigadores del Centro de Ciencia del Plasma y la Fusión (adscrito al del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge), la Universidad de California en San Diego, la empresa General Atomics, y el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton, todas estas entidades en Estados Unidos, han hallado la clave para aclarar el misterio.
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En un resultado tan sorprendente que los propios investigadores lo encontraron difícil de creer al principio, resulta que las interacciones entre la turbulencia en la escala más pequeña, la de los electrones, y la turbulencia en una escala 60 veces mayor, la de los iones, podrían explicar el misterioso desajuste entre la teoría y los resultados experimentales.
El equipo de Nathan Howard, Juan Ruiz Ruiz y Anne White ha logrado mostrar por vez primera cómo dos tipos de turbulencia dentro del plasma pueden ocasionar una notable pérdida de calor. Resolver este problema puede acercar al mundo un paso más hacia la energía de fusión.
Durante más de una década, los físicos han venido creyendo que la turbulencia asociada a los iones (átomos con carga eléctrica) es tan superior a la causada por los electrones (en hasta casi dos órdenes de magnitud) que esta última se debe perder completamente dentro de los remolinos mucho más grandes. E incluso si los remolinos más pequeños sobreviviesen a las alteraciones de escala mayor, el sentido común tradicional nos diría que estos torbellinos a escala de los electrones serían tan pequeños que sus efectos serían insignificantes.
Lo recién descubierto muestra que esta visión tradicional se equivocaba en ambos aspectos. Las dos escalas de turbulencia coexisten efectivamente, según han determinado los investigadores, e interaccionan entre sí tan fuertemente que es imposible entender sus efectos sin incluir ambas clases en cualquier simulación.
