La geometría de Tokamak y la evolución de los parámetros de un modo FIRE. a, La configuración de plasma de un modo FIRE en KSTAR. El color de las líneas indica la temperatura del ion en kiloelectronvoltios, donde 10 keV corresponden a ≈120 millones de kelvin. b–i, La evolución temporal de los principales parámetros de física e ingeniería (toma 25860). b, La corriente de plasma (Ip ), intensidad del campo magnético toroidal en el eje magnético (BT), potencia de inyección del haz neutro (PNBI ) y potencia de calentamiento por resonancia de ciclotrón de electrones (PECH). c, Los factores de mejora del confinamiento de energía relativos al ITER89P y la ley de escala IPB98(y,2) (H89 y H98y2 ) y energía de plasma almacenada (WMHD ). d, la densidad de electrones promediada por línea (ne ) y la densidad de iones rápidos promediada en línea a partir de los cálculos de NUBEAM (nfast ). e, La temperatura central de iones y electrones (Ti,0 y Te,0 ). f, La Dα intensidad de emisión. g, El voltaje del lazo. h, La inductancia interna (li ), beta normalizada (βN ) y las fluctuaciones magnéticas detectadas por las bobinas de Mirnov. i, la intensidad de radiación de la línea de carbono de C 2+→3+ . Crédito:Naturaleza (2022). DOI:10.1038/s41586-022-05008-1
Un equipo de investigadores afiliados a varias instituciones en Corea del Sur que trabajan con dos colegas de la Universidad de Princeton y uno de la Universidad de Columbia ha logrado un nuevo hito en el desarrollo de la fusión como fuente de energía:generaron una reacción que produjo temperaturas de 100 millones de Kelvin y duró 20 segundos. En su artículo publicado en la revista Nature , el grupo describe su trabajo y hacia dónde planean llevarlo en los próximos años.
Durante los últimos años, los científicos han estado tratando de crear reacciones de fusión sostenibles dentro de las centrales eléctricas como un medio para generar calor para convertirlo en electricidad. A pesar de los avances significativos, el objetivo principal aún no se ha cumplido. A los científicos que trabajan en el problema les ha resultado difícil controlar las reacciones de fusión:las más mínimas desviaciones provocan inestabilidades que impiden que la reacción continúe. El mayor problema es lidiar con el calor que se genera, que está en millones de grados. Los materiales no podrían mantener el plasma tan caliente, por supuesto, por lo que se hace levitar con imanes.
Se han ideado dos enfoques:uno se llama barrera de transporte de borde:da forma al plasma de una manera que evita que escape. El otro enfoque se llama barrera de transporte interno, y es el tipo utilizado por los investigadores que trabajan en el Centro de Investigación Avanzada Superconductor Tokamak de Corea, el sitio de la nueva investigación. Funciona creando un área de alta presión cerca del centro del plasma para mantenerlo bajo control.
Los investigadores señalan que el uso de la barrera de transporte interno da como resultado un plasma mucho más denso que el otro enfoque, y es por eso que eligieron usarlo. Señalan que una mayor densidad hace que sea más fácil generar temperaturas más altas cerca del núcleo. También conduce a temperaturas más bajas cerca de los bordes del plasma, lo que es más fácil para el equipo utilizado para la contención.
En esta última prueba en las instalaciones, el equipo pudo generar calor hasta 100 millones de Kelvin y mantener la reacción durante 20 segundos. Otros equipos generaron temperaturas similares o mantuvieron sus reacciones durante un período de tiempo similar, pero esta es la primera vez que se logran ambas en una sola reacción.
Los investigadores luego planean modernizar sus instalaciones para hacer uso de lo que aprendieron durante los últimos años de investigación, reemplazando algunos componentes, como elementos de carbono en las paredes de la cámara con otros nuevos hechos de tungsteno, por ejemplo.
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