Icono de ángulo hacia abajo Un icono en forma de ángulo que apunta hacia abajo. El interior de WEST, que acaba de batir un récord de fusión para un tokamak de tungsteno. CEA-IRFM
- Un reactor de fusión en el sur de Francia logró un hito importante hacia una energía limpia e ilimitada.
- El reactor de fusión, WEST, creó un plasma supercaliente y lo mantuvo durante un tiempo récord de 6 minutos.
- El experimento está sentando las bases para un reactor de fusión más grande llamado ITER.
Un reactor de fusión en el sur de Francia, llamado WEST, acaba de lograr un hito importante que nos acerca un paso más a una energía limpia, sostenible y casi ilimitada.
Los científicos del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton en Nueva Jersey, que colaboraron en el proyecto, anunciaron hoy que el dispositivo creó un material súper caliente llamado plasma que alcanzó los 90 millones de grados Fahrenheit (50 millones de grados Celsius) durante 6 minutos seguidos.
El objetivo final es mantener un plasma súper caliente durante muchas horas, pero 6 minutos es un nuevo récord mundial para un dispositivo como WEST. Otros reactores nucleares similares a WEST han creado plasmas más calientes, pero no han durado tanto.
OESTE es lo que se llama tokamak. Es un reactor de fusión en forma de rosquilla del tamaño de una habitación de 8 por 8 pies con techos de 8 pies de altura, capaz de generar el mismo tipo de energía que alimenta nuestro sol. Por eso los científicos a veces llaman a estas máquinas “soles artificiales”.
Dos soles están hechos de plasma muy caliente. Observatorio de dinámica solar de la NASA
“Lo que estamos intentando hacer es crear un sol en la Tierra”, dijo a notiulti Luis Delgado-Aparicio, jefe de proyectos avanzados de PPPL. “Y eso es extremadamente, extremadamente desafiante”, dijo, pero este nuevo registro sugiere que van en la dirección correcta.
El Sol funciona mediante fusión nuclear (cuando los núcleos atómicos se combinan y liberan energía) que no debe confundirse con el proceso de fisión nuclear (cuando los núcleos atómicos se dividen y liberan energía) que alimenta los reactores nucleares actuales.
La energía de fusión es más poderosa que cualquier forma de energía que tenemos hoy. Si podemos aprovechar ese poder, podría producir casi 4 millones de veces más energía por kilogramo de combustible que los combustibles fósiles. Además, no contiene carbono.
Aún quedan desafíos importantes antes de que eso se convierta en realidad, y ahí es donde entran los reactores experimentales como WEST.
Si bien WEST no se utilizará para generar fusión para electricidad para alimentar los hogares, es fundamental para la investigación que está sentando las bases para futuros reactores comerciales.
WEST genera más energía y sienta las bases para ITER
El tokamak WEST tiene un volumen de aproximadamente 530 pies cúbicos, lo que lo convierte en un tamaño mediano en comparación con el ITER. CEA/C. roux
WEST tiene mucho en común con ITER, un reactor cercano que se está construyendo en el sur de Francia. que será el tokamak más grande del mundo capaz de quemar plasmas de manera autosostenida cuando esté terminado. Crear esa mezcla que se calienta espontáneamente es un paso crucial para aprovechar el poder de la fusión con fines comerciales.
Sin embargo, debido al costo y la tecnología contratiempos, no está claro cuándo estará terminado ITER. Mientras tanto, otras instalaciones están realizando experimentos para descubrir la mejor manera de operar el reactor gigante. Eso incluye OESTE.
Los dos reactores son prácticamente vecinos, dijo Delgado-Aparicio, y los experimentos en WEST son directamente aplicables al ITER.
Para que se produzca la fusión en la Tierra, el el combustible debe alcanzar al menos 50 millones de grados centígrados. Uno de los principales obstáculos que enfrenta la energía de fusión es que se necesita una enorme cantidad de energía para generar esas temperaturas extremas y, hasta ahora, los reactores no pueden sostener un plasma el tiempo suficiente para obtener un excedente de energía que podría destinarse a uso comercial. Así que, por ahora, los reactores de fusión suelen consumir más energía de la que producen.
El último avance de WEST no fue una excepción. Sin embargo, generó un 15% más de energía a partir de la fusión en comparación con intentos anteriores, informó PPPL en un comunicado. Además, el plasma era dos veces más denso, otro componente importante para crear más energía.
La clave del éxito récord de WEST: el tungsteno
El tungsteno es un metal pesado que WEST utiliza en su tokamak debido a sus propiedades resistentes al calor. Julian Stratenschulte/Picture Alliance vía Getty Images
WEST está ayudando a los científicos a probar los mejores materiales para construir las paredes dentro de un reactor de fusión, lo cual no es fácil ya que estos ambientes pueden alcanzar temperaturas más de tres veces más altas que el centro del sol.
Originalmente, WEST contenía paredes de carbono. Si bien es fácil trabajar con el carbono, dijo Delgado-Aparicio, también absorbe tritio, un raro isótopo de hidrógeno que alimenta la reacción de fusión.
“Imagínese que tiene una pared que no es sólo una pared, sino que es una especie de esponja”, dijo, “una esponja que absorbe su combustible”.
Por eso, en 2012, los científicos decidieron probar un material diferente para las paredes del tokamak: el tungsteno, el mismo material que utilizará el ITER para algunos de sus componentes principales.
Tullio Barbui, Novimir Pablant y Luis Delgado-Aparicio examinan los resultados del experimento del tokamak WEST. DECTRIS
Debido a la capacidad del tungsteno para resistir el calor sin absorber tritio, Delgado-Aparicio cree que es el material ideal para las paredes de tokamak.
Dicho esto, el tungsteno no es perfecto. Una de sus desventajas es que puede derretirse y entrar en el plasma, contaminándolo. A su vez, esto puede contrarrestar el proceso, irradiando mucha energía y enfriando el plasma.
Por lo tanto, para optimizar el sistema, los científicos necesitan comprender exactamente cómo se comporta e interactúa el tungsteno con el plasma. Eso es lo que los investigadores están haciendo con WEST.
Una imagen del plasma del tokamak OESTE. Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA)
El equipo de PPPL, por ejemplo, modificó una herramienta de diagnóstico que utilizaron en este último experimento de WEST. La herramienta ayudó al equipo a medir con precisión la temperatura del plasma para comprender mejor cómo migra el tungsteno desde la pared del dispositivo al plasma.
“Podemos detectar cómo se mueve en el interior, podemos seguirlo, podemos estudiar su transporte dentro de la máquina”, dijo Delgadot-Aparicio, lo que podría ayudar a construir métodos futuros para mantener el plasma libre de impurezas como gotas de tungsteno que lo enfrían. .
“Ahora entendemos cómo se debe cuidar esa refrigeración”, dijo, “y esa experiencia se exportará al ITER”.
WEST e ITER no son los únicos reactores que utilizan tungsteno.
Commonwealth Fusion Systems (CFS), por ejemplo, está utilizando paredes de tungsteno para SPARC, su reactor de fusión de demostración. Y el KSTAR de Corea tiene un desviador de tungsteno y recientemente demostró un plasma de 30 segundos y 100 millones de grados.
Queda por ver si el tungsteno resulta ser la clave para desbloquear la energía de fusión comercial.
Es probable que aún falten décadas para la energía de fusión comercial, pero Delgado-Aparicio cree que están dando pasos hacia “este gran objetivo de dar energía a la humanidad”.
PPPL dijo que publicará los resultados de su experimento en una revista revisada por pares en unas pocas semanas.
2024-05-06 21:57:00
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