"Mide dos veces, cortar una vez "es un viejo proverbio de carpintero, un recordatorio de que una planificación cuidadosa puede ahorrar tiempo y materiales a largo plazo.

El concepto también se aplica al diseño de esteladores, que son experimentos complejos de fusión nuclear destinados a explorar el potencial de la fusión como fuente de energía. Los estelaradores funcionan confinando un anillo de plasma ardiente dentro de un campo magnético de forma precisa generado por bobinas electromagnéticas externas. Cuando el plasma alcanza varios millones de grados, tan caliente como el interior del sol, los núcleos atómicos comienzan a fusionarse, liberando cantidades masivas de energía.

Antes de girar un solo tornillo para construir uno de estos raros y costosos dispositivos, los ingenieros crean planes exigentes utilizando una serie de algoritmos. Sin embargo, una amplia variedad de formas de bobina pueden generar el mismo campo magnético, agregando niveles de complejidad al proceso de diseño. Hasta ahora, pocos investigadores han estudiado cómo elegir la mejor entre todas las posibles formas de bobina para un estelarizador específico.

Matt Landreman, físico de la Universidad de Maryland, ha realizado una revisión importante de una de las herramientas de software más comunes que se utilizan para diseñar esteladores. El nuevo método es mejor para equilibrar las compensaciones entre la forma ideal del campo magnético y las posibles formas de la bobina, resultando en diseños con más espacio entre las bobinas. Este espacio adicional permite un mejor acceso para reparaciones y más lugares para instalar sensores. El nuevo método de Landreman se describe en un artículo publicado el 13 de febrero, 2017 en la revista Fusión nuclear .

"En lugar de optimizar solo la forma del campo magnético, este nuevo método considera la complejidad de las formas de las bobinas simultáneamente. Así que hay una pequeña compensación "dijo Landreman, científico investigador asistente en el Instituto de Investigación en Electrónica y Física Aplicada de la UMD (IREAP) y autor único del artículo de investigación. "Es un poco como comprar un automóvil. Es posible que desee el automóvil más barato, pero también quieres el coche más seguro. Ambas características pueden estar en desacuerdo entre sí, así que tienes que encontrar una manera de encontrarte en el medio ".

Los investigadores utilizaron el método anterior, llamado Neumann Solver para campos producidos por bobinas externas (NESCOIL) y descrito por primera vez en 1987, para diseñar muchos de los esteladores en funcionamiento en la actualidad, incluido el Wendelstein 7-X (W7-X). El estelarizador más grande que existe, W7-X comenzó a funcionar en 2015 en el Instituto Max Planck de Física del Plasma en Alemania.

"La mayoría de los diseños, incluido W7-X, comenzó con un campo magnético de forma específica para confinar bien el plasma. Luego, los diseñadores dieron forma a las bobinas para crear este campo magnético, ", Explicó Landreman." Pero este método generalmente requería mucho ensayo y error con las herramientas de diseño de bobinas para evitar que las bobinas se acercaran demasiado, haciéndolos inviables de construir, o dejar muy poco espacio para acceder a la cámara de plasma para el mantenimiento ".

El nuevo método de Landreman, lo que él llama Regularized NESCOIL, o REGCOIL para abreviar, soluciona esto abordando el problema del espaciado de las bobinas del diseño del estelarizador en conjunto con la configuración del campo magnético en sí. El resultado, Landreman dijo:es un ayuno, proceso más robusto que produce mejores formas de bobina en el primer intento.

Las pruebas de modelado realizadas por Landreman sugieren que los diseños producidos por REGCOIL confinan el plasma caliente en una forma deseable, al tiempo que aumenta significativamente las distancias mínimas entre bobinas.

"En matemáticas, llamaríamos al diseño de la bobina de esterilización un 'problema mal planteado, 'lo que significa que hay muchas soluciones potenciales. Encontrar la mejor solución depende en gran medida de plantear el problema de la manera correcta, ", Dijo Landreman." REGCOIL hace exactamente eso al simplificar las formas de las bobinas de manera que el problema se pueda resolver de manera muy eficiente ".

El desarrollo de la fusión nuclear como fuente de energía viable queda muy lejano en el futuro. Pero innovaciones como el nuevo método de Landreman ayudarán a reducir los costos y las inversiones de tiempo necesarias para construir nuevos estelaradores para la investigación y, eventualmente, prácticos, Aplicaciones generadoras de energía.

"Este campo aún se encuentra en la etapa de investigación básica, y cada nuevo diseño es totalmente único, ", Dijo Landreman." Con estas características incompatibles para equilibrar, siempre habrá diferentes puntos en los que puede decidir llegar a un compromiso. El método REGCOIL permite a los ingenieros examinar y modelar muchos puntos diferentes a lo largo de este espectro ".

El trabajo de investigación, "Un método de potencial actual mejorado para el cálculo rápido de las formas de las bobinas del estelar, "Matt Landreman, fue publicado el 13 de febrero de 2017 en la revista Fusión nuclear .