China avanza en su “proyecto de sol artificial” para desarrollar una fuente de energía casi infinita. Los científicos chinos que trabajan en este proyecto han descubierto un modo de actividad del plasma desconocido hasta ahora que podría permitir una producción de energía de fusión nuclear más fiable y eficiente.
En el Tokamak Superconductor Experimental Avanzado (EAST, por sus siglas en inglés) se ha realizado un gran avance y se ha demostrado un nuevo escenario de funcionamiento del plasma denominado Super Modo I, según informa el Instituto de Ciencias Físicas de Hefei de la Academia China de Ciencias (CAS, por sus siglas en inglés).
El reactor EAST de Hefei descubrió el “Super I-mode” por primera vez en diciembre de 2021 tras una operación récord de 17 minutos, informó SCMP. Los hallazgos, rigurosamente revisados por pares, se publicaron el 6 de enero de 2023 en la revista internacional Science Advances.
El nuevo modo Súper I, de alto grado de refinamiento y autoorganizado, ejemplifica el avance y la fiabilidad de la máquina y proporciona información sobre cómo mantener el plasma funcionando de forma estable y durante un tiempo prolongado.
El funcionamiento récord, que empleó campos magnéticos para calentar un gas cargado de plasma compuesto por electrones en movimiento libre e iones de hidrógeno a una temperatura de 70 millones de grados centígrados, consiguió contener alta energía tanto en el borde del plasma como en su interior.
Otras pruebas revelaron que el novedoso modo tiene un alto potencial para su uso en el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER), según los investigadores de la Academia China de Ciencias y sus colaboradores de Estados Unidos, Europa y Japón, entre otros.
El mayor reactor de fusión del mundo, el ITER, se está construyendo actualmente en Francia. Se trata de un avance decisivo para el ITER y la fusión, según el físico Richard Pitts, que supervisa los experimentos y las operaciones con plasma en el ITER.
Pitts añadió que las pruebas de EAST son fundamentales porque revelan por primera vez que los plasmas de los tokamak pueden mantenerse y regularse durante pulsos muy largos: más de 1.000 segundos, lo que equivale a los pulsos largos que ITER pretende conseguir a largo plazo.
Pitts señaló numerosos retos relacionados con las operaciones de pulsos muy largos, y es muy tranquilizador para el ITER ver que esto se ha logrado, incluso en un dispositivo considerablemente más pequeño.
Según Song Yuntao, coautor del estudio, una de las principales ventajas del supermodo I es su capacidad para reducir la pérdida de energía cerca del borde del plasma, donde el gas supercaliente se enfrenta directamente al escudo térmico del tokamak.
Song explicó que si equiparamos los procesos de fusión nuclear a los relámpagos, el objetivo de los investigadores es reunir el mayor número posible de relámpagos en una jaula magnética y transferir la energía de forma estable y sostenible para uso humano.
Song afirmó que el nuevo modo de funcionamiento descubierto en la EAST permite a los científicos chinos capturar más rayos y mantener un funcionamiento estable durante más tiempo.
¿Por qué es importante el nuevo supermodo I?
La fusión es el proceso por el que dos átomos de hidrógeno se fusionan para producir un átomo de helio, emitiendo al mismo tiempo una enorme energía que alimenta el sol y las estrellas.
Los científicos pretenden recrear la energía del sol en la Tierra y quieren que el proceso de fusión esté bien controlado. Esperan que la sociedad se alimente de una forma nueva, mucho más eficiente y respetuosa con el medio ambiente.
Una de las vías más prometedoras hacia la fusión nuclear controlada es a través de tokamaks como EAST e ITER. El reto sigue siendo producir plasma de alto rendimiento y confinarlo el tiempo suficiente para que los hidrógenos se combinen y produzcan energía neta como hace el sol.
Liu Zhihong, del Instituto de Física del Plasma de Hefei, declaró que los científicos de la fusión emplean parámetros operativos, o “modos”, para controlar el estado del plasma. Estos factores incluyen la temperatura y la energía.
La mayoría de los tokamaks actuales, incluido el EAST, funcionan en modo de alto confinamiento o modo H. Los grandes reactores como el ITER son posibles gracias al modo H, que se detectó por primera vez en un tokamak alemán en 1982. El modo H era al menos 100 veces más eficaz para confinar el plasma que el anterior modo de bajo confinamiento.
Sin embargo, un inconveniente importante del funcionamiento en modo H es que podría provocar una liberación repentina de energía en el borde del plasma y dañar los materiales cercanos.
Para evitar dañar las superficies, los científicos han explorado recientemente el modo I, también conocido como modo de confinamiento mejorado, en el que la energía de fusión se libera a través de un proceso más continuo.
Sin embargo, los científicos se asombraron al descubrir que, en comparación con el modo I, el nuevo modo había mejorado considerablemente el confinamiento de la energía, lo que le valió el apelativo de supermodo I. Pitts señaló que, dado que el supermodo I sólo se observó en EAST, no está claro si el ITER podría utilizarlo. Añadió que ITER tenía previsto operar en “escenarios avanzados” similares a los experimentos de EAST.
“Estos escenarios avanzados permiten ejecutar duraciones de plasma muy largas: hasta 3.000 segundos en ITER. En el modo H, ITER sólo puede llegar hasta unos 500 segundos de duración del plasma”, explicó Pitts.
Fuente: Noticias de Israel, Israel.
