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Jueves, 31 agosto 2017
Física

Forma mucho mejor de calentar plasma en la investigación sobre reactores de fusión nuclear

La fusión nuclear, una prometedora fuente de energía y el proceso que proporciona su energía al Sol, es medioambientalmente más benigna que la actual energía nuclear basada en la fisión y que los combustibles fósiles, no produciendo ningún gas de efecto invernadero. En la fisión nuclear, un núcleo atómico se fragmenta en trozos que pasan a ser núcleos de otros elementos químicos. La fusión es pues el proceso opuesto a la fisión, consistiendo en una fusión entre núcleos de átomos, creándose con ella un elemento químico diferente y liberándose energía en los casos aprovechables.

 

Disponer de centrales de fusión nuclear plenamente funcionales para su uso práctico permitiría emplear una nueva fuente de energía, razonablemente segura y poco contaminante. Mientras que los reactores de fisión nuclear convencionales producen residuos nucleares que pueden tardar miles de años en dejar de tener niveles peligrosos de radiactividad, los residuos de las centrales de fusión serían mucho menos peligrosos y además de muy corta vida radiactiva, lo que evitaría el problema de su almacenamiento. Con la fusión nuclear no existe el riesgo de catástrofes nucleares como las de Fukushima Daiichi o Chernóbil. Además, para la misma masa de combustible, un reactor de fusión produciría muchísima más energía que uno de fisión, y su fuente de combustible nuclear sería virtualmente inagotable.

 

Por desgracia, el desarrollo de un reactor de fusión nuclear es un reto tecnológicamente mucho más difícil de lo que lo fue el de los reactores de fisión nuclear. La fusión solo puede darse a temperaturas y presiones sumamente altas.

 

En pos de la energía de fusión, los científicos han pasado décadas experimentado con formas de producir combustible de plasma lo bastante caliente y denso para generar una producción energética de fusión significativa. En el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, unos investigadores han centrado su atención en la utilización de calentamiento mediante radiofrecuencia en experimentos de fusión con confinamiento magnético, empleando el reactor experimental de fusión nuclear Alcator C-Mod, de tipo tokamak. El término tokamak proviene del nombre ruso del primer reactor de esta clase, desarrollado en Rusia en la década de 1960.

 

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El interior del Alcator C-Mod, donde se llevaron a cabo los experimentos. (Foto: Bob Mumgaard/Plasma Science and Fusion Center)

 

Ahora, usando datos de los experimentos C-Mod, el equipo de John C. Wright, del Centro de Ciencia del Plasma y la Fusión, adscrito al MIT, ayudado por colegas en Bélgica y el Reino Unido, ha creado un nuevo método de calentar plasmas de fusión en tokamaks, el cual ha llevado a cantidades ínfimas de iones hasta energías de megaelectronvoltios, un orden de magnitud superior a lo alcanzado previamente.

 

Estos mayores rangos de energía se hallan en el mismo intervalo que los productos de fusión activada. Conseguir crear tales iones energéticos en un dispositivo no activado (sin producir una enorme cantidad de fusión) es beneficioso porque permite estudiar cómo se comportan los iones con energías comparables a las de los productos de una reacción de fusión, y cómo de bien se confinarían.

 

Los resultados exitosos en relación con el C-Mod han despertado el interés de los científicos del JET (Joint European Torus) en el Reino Unido. Como el JET, el C-Mod operó con una intensidad de campo magnético y una presión del plasma comparables a los necesarios en un futuro aparato capaz de producir fusión nuclear con suficiente eficiencia.

 

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