Confinamiento del plasma: Los tokamaks están diseñados para confinar plasma caliente. El plasma, un estado de la materia que consiste en gas ionizado, normalmente se produce calentando gases a temperaturas extremadamente altas. Los tokamaks utilizan potentes campos magnéticos para formar un recipiente de confinamiento toroidal (en forma de rosquilla). Estos campos magnéticos evitan que el plasma entre en contacto directo con las paredes de la máquina, minimizando las pérdidas de energía y las impurezas.
Calefacción por plasma: Los Tokamaks utilizan diversas técnicas para calentar el plasma a temperaturas relevantes para la fusión (más de 100 millones de grados Celsius). Dos métodos de calentamiento comunes son el calentamiento óhmico (pasar una corriente eléctrica a través del plasma) y el calentamiento adicional (como la inyección de haz neutro, el calentamiento por resonancia de ciclotrón de iones o el calentamiento por resonancia de ciclotrón de electrones). Calentar el plasma es crucial para lograr las condiciones energéticas necesarias para que se produzcan reacciones de fusión.
Unidad actual: Los tokamaks requieren que una corriente eléctrica continua fluya a través del plasma para mantener su estabilidad y confinamiento. Para impulsar esta corriente, los tokamaks emplean métodos de transmisión de corriente no inductivos, como la inyección de haz neutro u ondas de radiofrecuencia. Estas técnicas ayudan a mantener la corriente de plasma sin depender únicamente del calentamiento óhmico.
Diagnóstico y Mediciones: Los Tokamaks están equipados con varios sistemas de diagnóstico para medir y analizar las propiedades del plasma. Estos diagnósticos incluyen espectroscopia, interferometría, polarimetría y sondas de partículas. Proporcionan información sobre la densidad, temperatura, rotación y contenido de impurezas del plasma, lo que permite a los científicos estudiar el comportamiento del plasma y optimizar las condiciones de fusión.
Investigación de fusión: Los tokamaks son fundamentales para la investigación de la fusión, cuyo objetivo es aprovechar el poder de la fusión nuclear como fuente de energía limpia y abundante. Al lograr y mantener reacciones de fusión de manera controlada, los tokamaks contribuyen al desarrollo de reactores de fusión viables. Los investigadores utilizan tokamaks para explorar diferentes regímenes de plasma, investigar inestabilidades, optimizar el rendimiento del plasma y demostrar principios clave de la física de fusión.
Récord de logros: Los Tokamaks han logrado hitos importantes en la investigación de la fusión. Por ejemplo, el Joint European Torus (JET) logró una producción récord de potencia de fusión de 16 megavatios durante 25 segundos en 1997. Más recientemente, el tokamak EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) en China estableció un nuevo récord en el mantenimiento de plasma a alta temperatura para 1.056 segundos en 2021.
En resumen, las máquinas tokamak desempeñan un papel vital en la física del plasma al proporcionar una plataforma para el confinamiento, calentamiento y estudio de plasmas a alta temperatura. Son herramientas esenciales para la investigación de la fusión, cuyo objetivo es mejorar nuestra comprensión del comportamiento del plasma y lograr reacciones de fusión controladas para posibles aplicaciones energéticas futuras.
