Fusion ofrece el potencial de energía casi ilimitada al calentar un gas atrapado en un campo magnético a temperaturas increíblemente altas donde los átomos son tan enérgicos que se fusionan cuando chocan. Pero si ese gas caliente, llamado plasma, se libera delcampo magnético, debe volver a colocarse de forma segura para evitar dañar el dispositivo de fusión; este problema ha sido uno de los grandes desafíos de la fusión confinada magnéticamente.
Durante estas llamadas interrupciones, la liberación rápida de la energía en el plasma puede dañar el dispositivo de fusión: el calor intenso puede vaporizar o derretir las paredes, las grandes corrientes eléctricas pueden generar fuerzas dañinas y haces de electrones "desbocados" de alta energíapuede causar daño intenso localizado.
Hacer que las interrupciones sean menos disruptivas implica inyectar material en el plasma que irradia uniformemente la energía del plasma. Un desafío es que el material tiene dificultades para llegar a la mitad del plasma antes de que ocurra una interrupción. Los investigadores esperan que obtener material en el medio pueda proporcionar ""enfriamiento de adentro hacia afuera" del plasma, evitando la interrupción y la producción de electrones fuera de control.
Los investigadores de la Instalación Nacional de Fusión DIII-D han demostrado una nueva y revolucionaria técnica para lograr este enfriamiento "de adentro hacia afuera" antes de que ocurra una interrupción. Un gránulo con capa delgada de diamante y paredes finas lleva una carga de polvo de boro en el plasma.Los experimentos muestran que los gránulos de concha disparados al núcleo a unas 450 millas por hora pueden depositar polvo de boro en el plasma donde es más efectivo. Las conchas de diamante se desintegran gradualmente en el plasma antes de liberar el polvo cerca del centro del plasma.
El nuevo enfoque transforma las perspectivas de energía de fusión al resolver potencialmente tres problemas principales: irradiar eficientemente el calor del plasma, reducir las fuerzas del plasma en el dispositivo de fusión y evitar la formación de haces de electrones energéticos.
Como comenta el Director Científico de DIII-D, Richard Buttery, "los gránulos de concha ofrecen el potencial de lidiar con las tres facetas del desafío, eliminando el riesgo de daño al dispositivo".
El trabajo futuro tiene como objetivo crear diseños de carcasa más sofisticados que puedan transportar cargas útiles más grandes y penetrar en plasmas de clase reactor.
Otra técnica que se está explorando en DIII-D se conoce como inyección de gránulos rotos. En este enfoque, los gránulos congelados sólidos hechos de un isótopo pesado de hidrógeno y neón o argón se disparan hacia el plasma a alta velocidad. Se rompen en pequeños fragmentos antesgolpeando el borde del plasma. Los investigadores realizaron experimentos y extrapolaron los resultados al gran dispositivo de fusión, ITER, que se está desarrollando en Francia. Creen que esta técnica será efectiva en ITER.
"La mejor manera de prevenir de manera confiable las interrupciones sigue siendo una pregunta abierta", dijo el investigador Nick Eidietis, que trabaja en el dispositivo de fusión DIII-D en San Diego y presentará su investigación en la reunión de la División de Física de Plasma de la American Physical Society enPortland, Oregón. "Pero estamos haciendo un progreso significativo en el desarrollo de la comprensión y las técnicas necesarias para lograr el poder de fusión. Si esta nueva técnica de caparazón cumple su promesa inicial, transformará las perspectivas de operación confiable de la planta de energía de fusión".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Sociedad Estadounidense de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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