Los científicos han descubierto que rociar un tipo de polvo en el plasma de fusión podría ayudar a aprovechar el gas ultracaliente dentro de una instalación de tokamak para producir calor y generar electricidad sin producir gases de efecto invernadero o desechos radiactivos a largo plazo.
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 Departamento de Energía de Estados Unidos DOE Princeton Plasma PhysicsEl laboratorio PPPL descubrió 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 gases de efecto invernadero o desechos radiactivos a largo plazo.
Fusion, el poder que impulsa el sol y las estrellas, combina elementos de luz en forma de plasma, el estado caliente y cargado de materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos, que genera cantidades masivas de energía.replicar la fusión en la Tierra para un suministro virtualmente inagotable de energía 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 Fusión nuclear . "Hasta ahora, el experimento parece haber sido exitoso"
¬El boro evita que un elemento conocido como tungsteno se filtre fuera de las paredes del tokamak hacia el 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 procesoconocido 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.
El uso del polvo para proporcionar boronización también es mucho más seguro que el uso de un gas de boro llamado diborano, el método utilizado hoy en día. "El gas de 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 arrojar un poco de polvo de boro en el plasma, sería mucho más fácil de manejar. Mientras que el gas de diborano es explosivo y tóxico, el polvo de boro es inerte ", agregó." Esta nueva técnica sería menos intrusivay definitivamente menos peligroso "
Otra ventaja es que, si bien los físicos deben detener las operaciones de tokamak durante el proceso de gas de boro, se puede agregar polvo de boro al plasma mientras la máquina está funcionando. Esta característica es importante porque para proporcionar una fuente constante de electricidad, las futuras instalaciones de fusión tendráncorrer durante largos períodos de tiempo ininterrumpidos ". Esta es una forma de llegar a una máquina de fusión en estado estable", dijo Lunsford. "Puede agregar más boro sin tener que apagar la máquina por completo".
Hay otras razones para usar un gotero de polvo para recubrir las superficies internas de un tokamak. Por ejemplo, los investigadores descubrieron que inyectar polvo de boro tiene el mismo beneficio que inyectar gas nitrógeno en el plasma; ambas técnicas aumentan el calor en elborde de plasma, que aumenta qué tan bien el plasma permanece confinado dentro de los campos magnéticos.
La técnica del gotero de polvo también brinda a los científicos una forma fácil de crear plasmas de fusión de baja densidad, importante porque la baja densidad permite que los pulsos magnéticos supriman la inestabilidad del plasma, una forma relativamente simple de mejorar las reacciones de fusión. Los científicos podrían usar el polvo para crearplasmas de alta densidad en cualquier momento, en lugar de esperar una boronización gaseosa. Ser capaz de crear una amplia gama de condiciones de plasma fácilmente de esta manera permitiría a los físicos explorar el comportamiento del plasma más a fondo.
En el futuro, Lunsford y los demás científicos del grupo esperan realizar experimentos para determinar dónde, exactamente, va el material 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 delcámara 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.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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