Un problema importante con el funcionamiento de las instalaciones de fusión en forma de anillo conocidas como tokamaks es mantener el plasma que alimenta las reacciones de fusión libre de impurezas que podrían reducir la eficiencia de las reacciones. Ahora, Científicos del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han descubierto que rociar un tipo de polvo en el plasma podría ayudar a aprovechar el gas ultracaliente dentro de una instalación de Tokamak para producir calor y generar electricidad sin producir efecto invernadero. gases o desechos radiactivos a largo plazo.

Fusión, el poder que impulsa el sol y las estrellas, combina elementos ligeros en forma de plasma:el calor, estado cargado de la materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos, que genera cantidades masivas de energía. Los científicos buscan replicar la fusión en la Tierra para obtener un suministro de energía virtualmente inagotable para generar electricidad.

"El objetivo principal del experimento era ver si podíamos colocar una capa de boro usando un inyector de polvo, "dijo el físico de PPPL Robert Lunsford, autor principal del artículo que informa los resultados en Fusión nuclear . "Hasta aquí, el experimento parece haber tenido éxito ".

¬ El boro evita que un elemento conocido como tungsteno se filtre de las paredes del tokamak al plasma, donde puede enfriar las partículas de plasma y hacer que las reacciones de fusión sean menos eficientes. Se aplica una capa de boro a las superficies enfrentadas al plasma en un proceso conocido como "boronización". Los científicos quieren mantener el plasma lo más caliente posible, al menos diez veces más caliente que la superficie del sol, para maximizar las reacciones de fusión y, por lo tanto, el calor para generar electricidad.

Usar polvo para proporcionar boronización también es mucho más seguro que usar un gas de boro llamado diborano, el método utilizado hoy. "El gas diborano es explosivo, por lo que todos deben abandonar el edificio que alberga el tokamak durante el proceso, ", Dijo Lunsford." Por otro lado, si pudiera dejar caer un poco de boro en polvo en el plasma, eso sería mucho más fácil de administrar. Si bien el gas diborano es explosivo y tóxico, el polvo de boro es inerte, ", agregó." Esta nueva técnica sería menos intrusiva y definitivamente menos peligrosa ".

Otra ventaja es que, si bien los físicos deben detener las operaciones de tokamak durante el proceso de gas boro, Se puede agregar polvo de boro al plasma mientras la máquina está en funcionamiento. Esta característica es importante porque para proporcionar una fuente constante de electricidad, las futuras instalaciones de fusión tendrán que funcionar durante mucho tiempo, períodos de tiempo ininterrumpidos. "Esta es una forma de llegar a una máquina de fusión de estado estable, ", Dijo Lunsford." Puede agregar más boro sin tener que apagar completamente la máquina ".

Hay otras razones para usar un gotero en polvo para recubrir las superficies internas de un tokamak. Por ejemplo, los investigadores descubrieron que inyectar boro en polvo tiene el mismo beneficio que soplar gas nitrógeno en el plasma; ambas técnicas aumentan el calor en el borde del plasma, lo que aumenta qué tan bien el plasma permanece confinado dentro de los campos magnéticos.

La técnica del gotero en polvo también ofrece a los científicos una manera fácil de crear plasmas de fusión de baja densidad. importante porque la baja densidad permite que las inestabilidades del plasma sean suprimidas por pulsos magnéticos, una forma relativamente sencilla de mejorar las reacciones de fusión. Los científicos podrían usar polvo para crear plasmas de baja densidad en cualquier momento, en lugar de esperar una boronización gaseosa. Ser capaz de crear fácilmente una amplia gama de condiciones de plasma de esta manera permitiría a los físicos explorar el comportamiento del plasma más a fondo.

En el futuro, Lunsford y los otros científicos del grupo esperan realizar experimentos para determinar dónde, exactamente, el material va después de haber sido inyectado en el plasma. Los físicos actualmente plantean la hipótesis de que el polvo fluye hacia la parte superior e inferior de la cámara de tokamak, de la misma manera que fluye el plasma, "pero sería útil tener esa hipótesis respaldada por modelos para que sepamos las ubicaciones exactas dentro del tokamak que están recibiendo las capas de boro, "Dijo Lunsford.