Investigadores liderados por el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han propuesto un diseño innovador para mejorar la capacidad de las futuras plantas de energía de fusión para generar de forma segura, energía limpia y abundante en estado estable, o constante, conducta. El diseño utiliza lazos de litio líquido para limpiar y reciclar el tritio, el isótopo de hidrógeno radiactivo que alimenta las reacciones de fusión, y para proteger las placas desviadoras del intenso calor de escape del tokamak que contiene las reacciones.

"Hay muchos desafíos para desarrollar la energía de fusión y el manejo del calor en las placas de desvío es uno de ellos, "dijo el físico de PPPL Masa Ono, autor principal de un artículo sobre el diseño publicado en la revista Fusión nuclear . "Queríamos ver cómo podemos proteger las placas de desvío y mantener limpia la cámara de fusión".

Fusión, la fusión de elementos ligeros para liberar energía, es el proceso que alimenta el sol y las estrellas. Aquí en la tierra, Las plantas de energía de fusión combinarán el tritio con su isótopo hermano, el deuterio, para crear la energía necesaria para generar electricidad. La producción de este poder en un dispositivo de fusión a veces se denomina "poner una estrella en un frasco".

El sistema que Ono y sus colegas diseñaron requiere bombear litio líquido dentro y fuera de un tokamak, un tipo de dispositivo de fusión magnética, para mantener un funcionamiento estable mientras se limpia el polvo y otras impurezas del plasma y se protege el desviador. El litio un metal plateado que se combina fácilmente con otros elementos, cumpliría una serie de funciones:

• Recubrimiento de placas de desvío. La inyección de litio líquido en la cámara del desviador de tokamak cubriría las placas con la sustancia líquida, protegiéndolos del calor y las partículas que se elevan desde el núcleo del plasma. El recubrimiento de litio líquido también actuaría como una esponja, capturar las partículas antes de que golpeen la placa y evitar que reboten en el plasma para enfriarlo y reducir el rendimiento de la fusión.

  "Incluso una fina capa de litio líquido puede proteger las placas, ", dijo Ono." También promete mejorar el rendimiento del plasma, como se observó en el Experimento Nacional de Torus Esférico y el Experimento de Toro de Litio en PPPL y en otros experimentos de fusión, y reduce el flujo de calor. Y dado que el litio líquido se evapora, debemos proporcionar continuamente más para mantener los platos húmedos ".

• Reciclaje de tritio, un combustible clave que se fusionará con el deuterio para producir reacciones de fusión en las futuras centrales eléctricas. Se espera que en este proceso solo se consuma aproximadamente el uno por ciento del tritio que se inyecta en el plasma. El tritio no consumido restante debe eliminarse y reciclarse para mantener el combustible.

  Para realizar esta tarea, el litio líquido se combinaría con el tritio en el tokamak y lo llevaría con el polvo y otras impurezas a un filtro fuera del tokamak donde se eliminaría el polvo. La siguiente parada sería una trampa fría que funcionaría a 200 grados centígrados y permitiría que el tritio cristalizara. Después de drenar el litio de la trampa, el sistema recalentaría y regeneraría el tritio y lo llevaría a un separador que desecharía las impurezas y bombearía el tritio de regreso al tokamak. Alternativamente, el bucle podría alimentarse a una centrífuga que separa el tritio del litio y devuelve el isótopo al tokamak.

Eliminando el polvo. Si no se marca, muchas toneladas de polvo podrían acumularse en un año debido a las interacciones entre el plasma y las paredes de la cámara de fusión. El mismo circuito que recicla el tritio llevaría el polvo a un filtro como se describió anteriormente. "Una vez que se llena el filtro de polvo, debe ser reemplazado, "Ono dijo." Dado que el filtro estaría relativamente cerca de la cámara de fusión, debe ser reemplazado de forma remota ". Eliminando elementos no deseados. El contacto entre el plasma y las paredes del tokamak también daría lugar a impurezas como nitrógeno y oxígeno que podrían enfriar el plasma. El litio líquido que fluye llevaría estas impurezas al separador de tritio, como se señaló anteriormente, que los eliminaría. "Dado que se espera que estas impurezas tengan un nivel relativamente bajo, "Ono dijo, "Podían manipularse después de la separación a través de bucles de limpieza especializados más pequeños unidos al principal".

PPPL y grupos de todo el mundo abordan estas ideas y están probando conceptos de litio líquido que fluye. "Miramos hacia el futuro para encontrar soluciones, ", dijo Ono." Estos problemas deben ser tratados si queremos realizar plantas de energía de fusión prácticas y atractivas ".