Plasma estable mediante microondas apto para reactor de fusión nuclear

Conseguir y mantener el plasma adecuado es uno de los retos a superar para conseguir aprovechar las enormes cantidades de energía que brinda la fusión nuclear.

Los plasmas (“sopas” ultracalientes de iones y electrones) deben mantenerse con la densidad, temperatura y duración adecuadas para que los núcleos atómicos se fusionen y se produzca la liberación de energía deseada.

Una de las recetas para lograr esas condiciones consiste en utilizar grandes dispositivos en forma de donut, equipados con potentes imanes, que contienen un plasma mientras generadores de microondas cuidadosamente alineados calientan la mezcla atómica.

Ahora, el Instituto de Energía Avanzada de la Universidad de Kioto en Japón, el Instituto de Física y Tecnología de Járkiv en Ucrania y el Instituto Max Planck para la Física del Plasma en Alemania han colaborado para crear, mediante microondas, plasmas con estabilidades y densidades aptas para reactores de fusión nuclear.

Esta línea de investigación y desarrollo se lleva a cabo utilizando el Heliotron J, un dispositivo experimental de plasma de fusión del Instituto de Energía Avanzada.

Durante uno de los experimentos con el Heliotron J, Yurii Victorovich Kovtun, Kazunobu Nagasaki y sus colegas se sorprendieron al descubrir que se formaban plasmas sin resonancia de ciclotrón.

El equipo inyectó intensas ráfagas de microondas de 2,45 GHz en un gas. Los hornos microondas domésticos funcionan a esta misma frecuencia, pero el Heliotron J es unas 10 veces más potente y se concentra en unos pocos átomos de gas. Inesperadamente, los investigadores descubrieron que al lanzar las microondas sin alinear el campo magnético del Heliotron J se creaba una descarga que arrancaba electrones de sus átomos y producía un plasma especialmente denso.

Estructura general del Heliotron J. (Imagen: Kyoto U / Heliotron J group)

El equipo de investigación expone los detalles técnicos de sus últimos experimentos en la revista académica Problems of Atomic Science and Technology, bajo el título “Non-Resonant Microwave Discharge Start-Up in Heliotron J”. (Fuente: NCYT de Amazings)