Avance clave en el desarrollo de un reactor de fusión nuclear del tipo stellarator

La fusión nuclear es el proceso mediante el cual el Sol y las estrellas producen luz y calor. En este proceso, la energía se obtiene fusionando entre sí núcleos de átomos, lo que forma un núcleo atómico de un elemento químico más pesado. La fisión, en cambio, obtiene energía fragmentando ciertos núcleos atómicos pesados. Las centrales nucleares existentes son todas de fisión. La meta de las investigaciones actuales sobre reactores de fusión nuclear es desarrollar un reactor capaz de generar bastante más electricidad que la que consuma y así poder construir centrales eléctricas de fusión nuclear que resulten viables comercialmente. La ventaja de la fusión nuclear es que no genera residuos peligrosos, algo que por desgracia sí hace la fisión nuclear. Además, el combustible nuclear para la fusión es simplemente hidrógeno, abundante y sin ser radiactivo como lo son el uranio, el plutonio y otros elementos empleados como combustible para la fisión.

Los reactores de fusión nuclear de la clase tokamak son los más utilizados. El término tokamak proviene del nombre ruso del primer reactor de esta clase, desarrollado en Rusia en la década de 1960.

El reactor experimental de fusión nuclear Wendelstein 7-X, en desarrollo en Alemania, no es de tipo tokamak sino stellarator.

Los reactores del tipo stellarator han tenido históricamente un interés secundario, eclipsados por los del tipo tokamak. Los electroimanes requeridos por los diseños de tipo stellarator han sido difíciles de diseñar y su eficiencia impidiendo la dispersión de plasma ultracaliente ha sido baja.

Ahora, unos científicos del Instituto Max Planck de Física del Plasma (IPP) en Alemania, el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) en Estados Unidos y otras instituciones, han demostrado que el Wendelstein 7-X (W7-X), el reactor de tipo stellarator más grande y avanzado del mundo, es capaz de confinar plasma cuya temperatura llega a ser del doble de la reinante en el núcleo del Sol.

Un instrumento denominado XICS, principalmente diseñado, construido y manejado por Novimir Pablant del PPPL en colaboración con Andreas Langenberg del IPP, se ha convertido en un indicador clave de la fuerte reducción de un tipo de pérdida de calor que históricamente ha sido mayor en los reactores de tipo stellarator que en los de tipo tokamak.

Andreas Langenberg (izquierda) y Novimir Pablant, antes de la instalación del instrumento XICS en el W7-X. (Foto: Scott Massida)

Los últimos análisis confirman el éxito de los esfuerzos de los diseñadores por reducir esa pérdida de calor.

Los detalles técnicos de estos análisis han sido publicados por el equipo de investigación en la revista académica Nature, con el título “Demonstration of reduced neoclassical energy transport in Wendelstein 7-X”. (Fuente: NCYT de Amazings)