El físico Sam Lazerson del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) se ha asociado con científicos alemanes para confirmar que el dispositivo de energía de fusión Wendelstein 7-X (W7-X) llamado stellarator en Greifswald, Alemania, produce campos magnéticos de alta calidad que son consistentes con su complejo diseño.

Los resultados, publicado en el número del 30 de noviembre de Comunicaciones de la naturaleza , reveló un campo de error, o una desviación de la configuración diseñada, de menos de una parte en 100, 000. Estos resultados podrían convertirse en un paso clave para verificar la viabilidad de los estelaradores como modelos para futuros reactores de fusión.

W7-X, para el cual PPPL es el principal colaborador de EE. UU., es el estelarizador más grande y sofisticado del mundo. Construido por el Instituto Max Planck de Física del Plasma en Greifswald, se completó en 2015 como la vanguardia del diseño de stellarator. Otros colaboradores en el equipo de EE. UU. Incluyen a los Laboratorios Nacionales Oak Ridge y Los Alamos del DOE, junto con la Universidad de Auburn, el Instituto de Tecnología de Massachusetts, la Universidad de Wisconsin-Madison y Xanthos Technologies.

Campos magnéticos retorcidos

Los estelaradores encierran lo caliente, gas cargado, también conocido como plasma, que alimenta reacciones de fusión en campos magnéticos retorcidos o tridimensionales, en comparación con los campos simétricos (o 2D) que crean los tokamaks más utilizados. La configuración retorcida permite que los esteladores controlen el plasma sin necesidad de la corriente que los tokamaks deben inducir en el gas para completar el campo magnético. Por tanto, los plasmas Stellarator corren poco riesgo de alterar, como puede pasar en los tokamaks, provocando que la corriente interna se detenga abruptamente y las reacciones de fusión se detengan.

PPPL ha jugado un papel clave en el proyecto W7-X. El Laboratorio diseñó y entregó cinco bobinas de ajuste del tamaño de una puerta de granero que afinan los campos magnéticos del estelarizador e hicieron posible su medición. "Hemos confirmado que la jaula magnética que hemos construido funciona según lo diseñado, "dijo Lazerson, quien dirigió aproximadamente la mitad de los experimentos que validaron la configuración del campo. "Esto refleja las contribuciones de EE. UU. Al W7-X, "añadió, "y destaca la capacidad de PPPL para realizar colaboraciones internacionales". El apoyo para este trabajo proviene de Euratom y la Oficina de Ciencias del DOE.

Para medir el campo magnético, los científicos lanzaron un haz de electrones a lo largo de las líneas de campo. Luego obtuvieron una sección transversal de toda la superficie magnética usando una varilla fluorescente para cruzar y barrer las líneas, induciendo así luz fluorescente en la forma de la superficie.

Fidelidad notable

Los resultados mostraron una notable fidelidad al diseño del campo magnético de alta complejidad. "Hasta donde sabemos, "los autores escriben sobre la discrepancia de menos de una parte en 100, 000, "esta es una precisión sin precedentes, tanto en términos de la ingeniería de construcción de un dispositivo de fusión, así como en la medición de topología magnética ".

El W7-X es la versión más reciente del concepto Stellarator, que Lyman Spitzer, astrofísico de la Universidad de Princeton y fundador de PPPL, se originó durante la década de 1950. Los stellarators en su mayoría dieron paso a los tokamaks una década después, dado que las instalaciones en forma de rosquilla son más simples de diseñar y construir y generalmente confinan mejor el plasma. Pero los avances recientes en la teoría del plasma y el poder computacional han llevado a un renovado interés en los estelaradores.

Tales avances hicieron que los autores se preguntaran si dispositivos como el W7-X pueden proporcionar una respuesta a la pregunta de si los estelaradores son el concepto correcto para la energía de fusión. Se necesitarán años de investigación en física del plasma para descubrir, ellos concluyen, y "esa tarea acaba de comenzar".