Mirar el interior de un reactor de fusión nuclear es complicado por razones obvias. Estamos hablando de temperaturas de millones de grados Celsius, más calientes que el núcleo del sol. Sin embargo, la empresa británica Tokamak Energy acaba de ofrecernos imágenes inéditas de lo que sucede dentro de su reactor esférico ST40: un vídeo a todo color y a la increíble velocidad de 16.000 fotogramas por segundo.
Un ballet de color sin precedentes. Lo que vemos en el vídeo es esencialmente la coreografía de los elementos del tokamak. El ST40, como la mayoría de estos reactores, utiliza isótopos de hidrógeno (en este caso deuterio) como combustible. Cuando este gas se convierte en plasma, emite una luz rosa distintiva que domina la escena. Pero lo interesante comienza cuando los investigadores introducen el litio, que brilla en rojo.
Y no, esto no es sólo un espectáculo visual. Cada color, cada filamento brillante que vemos en estas imágenes es una mina de oro de información que ayudará a los científicos a resolver uno de los mayores desafíos en el largo camino hacia la energía de fusión comercial: cómo domesticar el plasma para que no dañe los materiales del reactor.
¿Qué estamos viendo exactamente? En las imágenes vemos cómo se inyectan pequeños granos de litio en la cámara del reactor. Al entrar en las regiones exteriores y más frías del plasma, el litio neutro se excita y emite una intensa luz violeta. Al penetrar en las regiones más calientes y densas, los átomos de litio pierden un electrón, se ionizan (se convierten en iones de litio) y comienzan a brillar con un tono verdoso.
Una vez ionizado, el litio ya no se mueve libremente. Se ve obligado a seguir las líneas invisibles pero muy fuertes del campo magnético que confinan el plasma. Los filamentos verdes que vemos bailando en el vídeo son literalmente el litio que atrae la jaula magnética del reactor.
¿Para qué es todo esto? El litio actúa como escudo protector para el reactor. No es fácil capturar lo que sucede en color, pero ayuda ver si los contaminantes que Totakak Energy coloca en el reactor están irradiando donde se esperaba. Y cuando los polvos de litio penetran en el núcleo del plasma.
Este experimento forma parte de la investigación de un modo de funcionamiento denominado «X-Point Radiator» (XPR), que utiliza elementos como el litio para que el borde del plasma irradie y pierda una gran cantidad de calor antes de tocar las paredes del reactor. Es una “atmósfera” protectora que enfría el plasma sólo en el último momento, reduciendo el desgaste de los componentes sin afectar el rendimiento del núcleo.
El mayor desarrollo de la energía tokamak. Este enfoque está en el centro del programa de actualización Dell ST40 patrocinado por los Departamentos de Energía de EE. UU. y el Reino Unido. El objetivo es recubrir todos los componentes que se enfrentan al plasma con litio, una técnica que ya se ha demostrado en otros laboratorios como el de Princeton para mejorar el rendimiento del plasma.
Este tipo de diagnóstico visual complementa los increíblemente complejos sistemas que se están instalando en reactores como el JT-60SA en Japón, actualmente el tokamak más avanzado del mundo, que utiliza láseres para medir indirectamente la temperatura y densidad del plasma.
Una carrera global. Si bien proyectos institucionales colosales como ITER marcan un camino a largo plazo y verán sus primeros experimentos de deuterio-tritio para 2039, empresas más ágiles como Tokamak Energy están explorando nuevos diseños y tecnologías como tokamaks esféricos e imanes superconductores de alta temperatura para acelerar la adopción de la fusión comercial.
El cierre del histórico reactor JET del Reino Unido, que batió su récord energético, marcó el final de una era, pero su legado es la base sobre la que se construyen todos estos nuevos avances. Esta nueva ventana al corazón del plasma no sólo es visualmente impresionante. Es un pequeño paso que nos acerca un poco más al objetivo de replicar la energía de las estrellas en la Tierra. La fusión nuclear se ha vuelto mucho más colorida y esa es una gran noticia.
Imagen | energía tokamak
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