Los imanes permanentes similares a los utilizados en los refrigeradores podrían acelerar el desarrollo de la energía de fusión, la misma energía producida por el sol y las estrellas.
En principio, tales imanes pueden simplificar en gran medida el diseño y la producción de instalaciones de fusión sinuosas llamadas estellaradores, según los científicos del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton PPPL del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE y el Instituto Max Planck de Física de Plasma en Greifswald, Alemania. El fundador de PPPL, Lyman Spitzer Jr., inventó el stellarator a principios de la década de 1950.
La mayoría de los estellaradores usan un conjunto de bobinas retorcidas complejas que se enrollan en espiral como rayas en un bastón de caramelo para producir campos magnéticos que dan forma y controlan el plasma que alimenta las reacciones de fusión. Los imanes permanentes tipo refrigerador podrían producir la parte dura de estos campos esenciales, elLos investigadores dicen que permiten que las bobinas simples no retorcidas produzcan la parte restante en lugar de las bobinas complejas.
bobinas retorcidas más caras
"Las bobinas retorcidas son la parte más cara y complicada del stellarator y deben fabricarse con gran precisión en una forma muy complicada", dijo el físico Per Helander, jefe de la División de Teoría del Stellarator en Max Planck y autor principal deun artículo que describe la investigación en Cartas de revisión física PRL. "Estamos tratando de aliviar el requisito de las bobinas mediante el uso de imanes permanentes".
Los estelares simplificadores, que se ejecutan sin el riesgo de dañar las interrupciones que enfrentan los dispositivos de fusión tokamak más utilizados, pueden ser muy atractivos. "Estoy extremadamente entusiasmado con el uso de imanes permanentes para dar forma al plasma en los estelares", dijo Steve Cowley,Director de PPPL y coautor del artículo: "Conduce a un diseño de ingeniería mucho más simple".
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. Científicos de todo el mundoestán utilizando tokamaks, stellarators y otras instalaciones en un esfuerzo por crear y controlar la fusión en la Tierra para un suministro prácticamente inagotable de energía segura y limpia para generar electricidad.
La novedosa idea de imanes permanentes es una rama de un proyecto de feria de ciencias que Jonathan Zarnstorff, hijo del científico principal de PPPL Michael Zarnstorff, coautor del artículo, reunió en la escuela secundaria. Jonathan quería construir un cañón de riel,un dispositivo que generalmente usa corriente de alto voltaje para generar un campo magnético que puede disparar un proyectil. Pero la corriente de alto voltaje sería peligrosa de usar en un aula.
solución padre e hijo
La solución a la que llegaron padre e hijo fue usar imanes permanentes de neodimio o tierras raras para producir de manera segura el campo magnético. Los imanes de tierras raras tienen propiedades sorprendentes y útiles. Generan campos bastante potentes para el pequeño tamaño de los imanes, yestos son campos "duros" que casi no se ven afectados por otros campos cercanos. Estos imanes podrían proporcionar lo que los físicos llaman la parte "poloidal" de un campo estelar en espiral, mientras que las bobinas redondas simples podrían proporcionar la parte "toroidal" que constituye el resto"Pensé en eso a lo largo de los años, pero no tuve tiempo de desarrollar la idea", dijo Zarnstorff. La idea finalmente se concretó durante las conversaciones con Cowley y el físico Cary Forest de la Universidad de Wisconsin-Madison.
Los imanes permanentes siempre están "encendidos" en contraste agudo con las bobinas electromagnéticas estándar que usan los stellarators y tokamaks. Estas bobinas crean campos magnéticos cuando una corriente eléctrica los atraviesa, corriente que requiere fuentes de alimentación que los imanes permanentes no necesitan. OtrosLas ventajas del uso de imanes permanentes para simplificar las bobinas de stellarator incluyen :
Los imanes permanentes también tienen desventajas. "No puedes apagarlos", dijo Helander, lo que significa que pueden atraer cualquier cosa que puedan atraer dentro del alcance. También producen una fuerza de campo máxima limitada, dijo. Sin embargo, tales imanes"puede ser excelente para crear experimentos en el camino a un reactor", agregó, "y pueden estar disponibles imanes permanentes más fuertes".
Nuevo conjunto de herramientas
Para Zarnstorff, los imanes permanentes son "una estrategia y un nuevo conjunto de herramientas, y tenemos que descubrir cómo usarlos". Ahora planea varios usos. Primero vendrá la construcción de un stellarator de mesa con imanes permanentes instaladosMás adelante, espera que PPPL pueda producir el primer stellarator optimizado simple del mundo, uno diseñado para cumplir con objetivos de rendimiento específicos. Esa instalación podría actualizarse para aumentar su fuerza de campo, en preparación para el desarrollo continuo de la máquina simplificada. Eventualmente, un stellarator que incluye permanentelos imanes pueden producir energía para generar electricidad para toda la humanidad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Princeton Plasma Physics Laboratory . Original escrito por John Greenwald. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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