Ciencia

Avance de la fusión nuclear: el mundo más cerca de la energía ilimitada con una instalación ‘mejorada’

Los científicos han estado buscando durante mucho tiempo una forma de desarrollar la fusión nuclear, que podría ofrecer una fuente ilimitada de energía limpia a medida que el mundo comienza a eliminar gradualmente los combustibles fósiles. La fusión, que es la energía que alimenta al sol y otras estrellas, combina elementos ligeros en forma de partículas cargadas calientes conocidas como plasma para generar cantidades masivas de energía.

Ahora, los investigadores se han acercado un paso más a aprovechar este poder inagotable, ya que los expertos del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han realizado nuevos avances que podrían facilitar la creación y el mantenimiento exitosos de la fusión nuclear.

El equipo descubrió que al actualizar un modelo matemático para incluir una propiedad física conocida como resistividad, podrían desarrollar un diseño mejorado de un tokamak, una instalación de fusión en forma de rosquilla donde se utilizan partículas cargadas para intentar crear una fusión nuclear.

El físico de PPPL Nathaniel Ferraro, uno de los investigadores colaboradores, dijo: «La resistividad es la propiedad de cualquier sustancia que inhibe el flujo de electricidad.

«Es algo así como la viscosidad de un fluido, que inhibe las cosas que se mueven a través de él.

“Por ejemplo, una piedra se moverá más lentamente a través de la melaza que del agua, y más lentamente a través del agua que del aire”.

La fusión nuclear tiene el potencial de generar más de cuatro millones de veces la cantidad de energía liberada por una reacción química equivalente, como la quema de carbón, petróleo o gas, y cuatro veces la de la fisión nuclear, que implica la división de átomos.

Además de esto, la tecnología de fusión tiene los beneficios de ser virtualmente ilimitada, intrínsecamente segura y completamente libre de emisiones de gases de efecto invernadero y desechos nucleares.

En el último estudio, los científicos descubrieron que la resistividad también podría causar inestabilidad en el borde del plasma, lo que hace que las temperaturas y las presiones aumenten considerablemente.

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Al incorporar la resistividad en los modelos que predicen el comportamiento del plasma, los científicos pueden diseñar sistemas para futuras instalaciones de fusión que hagan que el plasma sea más estable.

El autor principal, Andreas Kleiner, dijo: «Queremos usar este conocimiento para descubrir cómo desarrollar un modelo que nos permita conectar ciertas características del plasma y predecir si el plasma será estable antes de que hagamos un experimento.

«Básicamente, en esta investigación, vimos que la resistividad importa y nuestros modelos deberían incluirla».

Al estabilizar el plasma, los investigadores evitarán las erupciones de plasma conocidas como modos localizados en el borde (ELM) que pueden dañar los componentes internos del tokamak con el tiempo, lo que requiere que esos componentes se reemplacen con mayor frecuencia.

Esto permitirá que los reactores de fusión avanzados del futuro operen durante meses antes de ser reparados.

El Reino Unido actualmente lidera el camino en el desarrollo de tecnología de fusión, con el proyecto Spherical Tokamak for Energy Production (STEP) actualmente en su fase inicial de «diseño conceptual», que se completará en 2024.

A principios de este año, Gran Bretaña logró un gran avance en la fusión después de que se rompiera el récord de la cantidad de energía que se puede extraer de la fusión nuclear.

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