Reproducir en la Tierra las reacciones que alimentan al Sol para crear una fuente de energía abundante y limpia constituye un objetivo de larga data. Esta búsqueda de la fusión nuclear se ha topado durante décadas con un obstáculo de tamaño: la densidad del plasma. Superar este obstáculo sin generar inestabilidades destructivas era hasta ahora un sueño técnico. Un equipo de investigadores acaba de lograr esta hazaña.
El tokamak EAST ha roto la barrera de la densidad.
Crédito: HFIPS
La fusión nuclear requiere llevar un plasma a temperaturas extremas, comparables a las que reinan en el corazón de las estrellas. La energía generada aumenta con la densidad de este plasma. Sin embargo, más allá de un cierto umbral, aparecen perturbaciones violentas, comprometiendo las reacciones e impidiendo alcanzar rendimientos óptimos.
Científicos chinos acaban de lograr un avance mayor con el reactor experimental EAST. Gracias a un nuevo enfoque operacional, han mantenido un plasma estable a densidades muy superiores a los límites establecidos. Estos trabajos, publicados en
Science Advances, indican que es posible evitar las inestabilidades destructivas, constituyendo así una etapa importante hacia el dominio de la fusión.
Este éxito experimental se basa en una teoría reciente: la auto-organización plasma-pared. Propuesta por físicos franceses, describe cómo un equilibrio preciso entre el plasma y las paredes metálicas del reactor puede permitir un funcionamiento donde la densidad ya no está limitada. Los resultados obtenidos en EAST proporcionan la primera confirmación, ofreciendo una visión renovada de estas interacciones.
Ilustración esquemática del funcionamiento del tokamak EAST durante el arranque óhmico asistido por calentamiento ciclotrónico electrónico.
Crédito: Ning Yan
Para lograrlo, el equipo controló cuidadosamente la presión inicial del gas y aplicó un calentamiento ciclotrónico electrónico desde el arranque. Este método reduce las impurezas y las pérdidas de energía, permitiendo un aumento gradual de la densidad. El plasma alcanza así un estado estable a pesar de las condiciones extremas.
Los responsables del proyecto precisan que estos resultados ofrecen una pista concreta para superar la barrera de la densidad en los tokamaks. Prevén aplicar esta técnica durante operaciones de alto rendimiento, con el objetivo de alcanzar el régimen en condiciones aún más exigentes. Tal enfoque podría acelerar el desarrollo de la fusión.
Este avance refuerza las esperanzas de lograr algún día la ignición, la etapa en la que la fusión produce de manera sostenible más energía de la que consume.
Fuente: Science Advances