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    El diseño del dispositivo de fusión W7-X le permite superar obstáculos, los científicos encuentran

    Novimir Pablant, físico de PPPL. Crédito:Elle Starkman / Oficina de Comunicaciones de PPPL.

    Un obstáculo clave al que se enfrentan los dispositivos de fusión llamados esteladores, instalaciones sinuosas que buscan aprovechar en la Tierra las reacciones de fusión que alimentan al sol y las estrellas, ha sido su capacidad limitada para mantener el calor y el rendimiento del plasma que alimenta esas reacciones. Ahora investigación colaborativa de científicos del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y del Instituto Max Planck de Física del Plasma en Greifswald, Alemania, han descubierto que la instalación de Wendelstein 7-X (W7-X) en Greifswald, el stellarator más grande y avanzado jamás construido, ha demostrado un paso clave para superar este problema.

    Instalación de vanguardia

    La instalación de vanguardia, construido y alojado en el Instituto Max Planck de Física del Plasma con PPPL como el principal colaborador de EE. UU., está diseñado para mejorar el rendimiento y la estabilidad del plasma:el estado cargado de la materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos, o iones, que constituye el 99 por ciento del universo visible. Las reacciones de fusión fusionan iones para liberar cantidades masivas de energía, el proceso que los científicos buscan crear y controlar en la Tierra para producir de manera segura, energía limpia y prácticamente ilimitada para generar electricidad para toda la humanidad.

    La investigación reciente sobre el W7-X tuvo como objetivo determinar si el diseño de la instalación avanzada podría atenuar la fuga de calor y partículas del núcleo del plasma que ha ralentizado durante mucho tiempo el avance de los estelaradores. "Esa es una de las cuestiones más importantes en el desarrollo de dispositivos de fusión estelar, "dijo el físico de PPPL Novimir Pablant, autor principal de un artículo que describe los resultados en Fusión nuclear .

    Su trabajo valida un aspecto importante de los hallazgos. La investigación, combinado con los hallazgos de un artículo aceptado por el físico de Max Planck Sergey Bozhenkov y un artículo bajo revisión del físico Craig Beidler del instituto, demuestra que el diseño avanzado de hecho modera la fuga. "Nuestros resultados mostraron que pudimos vislumbrar por primera vez nuestros regímenes físicos específicos mucho antes de lo esperado, ", dijo el físico de Max Planck Andreas Dinklage." Recuerdo mi emoción al ver los datos sin procesar de Novi en la sala de control justo después del disparo. Inmediatamente me di cuenta de que era uno de los raros momentos en la vida de un científico cuando la evidencia que mide muestra que está siguiendo el camino correcto. Pero incluso ahora queda un largo camino por recorrer ".

    Problema comun

    La fuga llamado "transporte, "es un problema común para los esteladores y los dispositivos de fusión más utilizados, llamados tokamaks, que tradicionalmente han enfrentado mejor el problema. Dos condiciones dan lugar al transporte en estas instalaciones, que confinan el plasma en campos magnéticos que orbitan las partículas.

    Estas condiciones son:

    • Turbulencia. Los remolinos y remolinos rebeldes del plasma pueden desencadenar el transporte;
    • Colisiones y órbitas. Las partículas que orbitan las líneas del campo magnético a menudo pueden colisionar, sacándolos de sus órbitas y provocando lo que los físicos llaman "transporte neoclásico".

    Los diseñadores del stellarator W7-X buscaron reducir el transporte neoclásico dando forma cuidadosamente al complejo, Bobinas magnéticas tridimensionales que crean el campo magnético de confinamiento. Para probar la efectividad del diseño, los investigadores investigaron aspectos complementarios del mismo.

    Pablant descubrió que las mediciones del comportamiento del plasma en experimentos anteriores de W7-X concordaban bien con las predicciones de un código desarrollado por Matt Landreman de la Universidad de Maryland que es paralelo a los que los diseñadores utilizaron para dar forma a las bobinas retorcidas W7-X. Bozhenov echó un vistazo detallado a los experimentos y Beidler rastreó el control de la fuga hasta el diseño avanzado del estelarizador.

    "Esta investigación valida las predicciones sobre qué tan bien el diseño optimizado del W7-X reduce el transporte neoclásico, "Dijo Pablant. En comparación, él agregó, "Los estelaradores no optimizados han funcionado muy mal" en el control del problema.

    Beneficio adicional

    Un beneficio adicional del diseño optimizado es que revela de dónde proviene ahora la mayor parte del transporte en el estelarizador W7-X. "Esto nos permite determinar cuánto transporte turbulento está ocurriendo en el núcleo del plasma, ", Dijo Pablant." La investigación marca el primer paso para demostrar que los diseños de esterilizadores de alto rendimiento como el W-7X son una forma atractiva de producir un reactor de fusión limpio y seguro ".


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