Pruebas confirman que la gigantesca máquina de fusión nuclear de Alemania realmente funciona

A finales del año pasado, Alemania puso en marcha un nuevo tipo de reactor de fusión nuclear masiva por primera vez, y fue capaz de contener con éxito una gota excesivamente caliente de plasma de helio.

Pruebas confirman que la gigantesca máquina de fusión nuclear de Alemania realmente funciona

Crédito: Nature Communications

Pero desde entonces, ha habido una gran pregunta, ¿el dispositivo funciona de la manera que se supone que debe hacerlo? Eso es muy importante cuando se habla de una máquina que potencialmente podría mantener controladas reacciones de fusión nuclear algún día, y, afortunadamente, la respuesta es sí.

Un equipo de investigadores de EE.UU. Y Alemania han confirmado que el Wendelstein 7-X (W 7-X) stellerator está produciendo campos magnéticos tridimensionales, super-fuertes, que fue predicho en su diseño, con una «precisión sin precedentes». Los investigadores encontraron una tasa de error inferior a uno de cada 100.000.

«Para nuestro conocimiento, esta es una precisión sin precedentes, tanto en términos de la ingeniería como de la construcción de un dispositivo de fusión, así como en la medición de la topología magnética», escriben los investigadores en Nature Communications.

Eso no puede sonar tan emocionante, pero es crucial, porque ese campo magnético es lo único que atrapará las esferas de plasma calientes lo suficiente como para que ocurra la fusión nuclear.

La fusión nuclear es una de las fuentes más prometedoras de energía limpia, que ofrece una energía ilimitada usando la misma reacción que impulsa nuestro Sol.

A diferencia de la fisión nuclear, que es alcanzada por nuestras actuales plantas nucleares, e implica dividir el núcleo de un átomo en neutrones y núcleos más pequeños, la fusión nuclear genera enormes cantidades de energía cuando los átomos se fusionan a temperaturas increíblemente altas. Y no produce residuos radiactivos u otros subproductos.

Basado en la longevidad de nuestro Sol, la fusión nuclear también tiene el potencial de suministrar energía a la humanidad mientras la necesitamos, si podemos averiguar cómo aprovechar la reacción.

Y eso es un gran «SÍ», porque los científicos han estado trabajando en el problema por más de 60 años, y todavía estamos a un paso justo de nuestra meta.

El principal desafío es que, para lograr la fusión nuclear controlada, tenemos que recrear las condiciones dentro del Sol. Eso significa construir una máquina capaz de producir y controlar una bola de gas de plasma de 100 millones de grados Celsius (180 millones de grados Fahrenheit).

Como se puede imaginar, es más fácil decirlo que hacerlo. Pero hay varios diseños de reactor de fusión nuclear en operación en todo el mundo en este momento que están haciendo su mejor esfuerzo, y el W 7-X es uno de los intentos más prometedores.

En lugar de intentar controlar el plasma con sólo un campo magnético 2D, que es el enfoque utilizado por los reactores tokamak más comunes, el stellerator funciona generando campos magnéticos 3D torcidos.

Esto permite que los stellerators controlen el plasma sin la necesidad de ninguna corriente eléctrica – a diferencia de los tokamaks – y por lo tanto, hace stellerators más estables, porque pueden continuar incluso si la corriente interna se interrumpe.

A pesar de que la máquina controló con éxito el plasma de helio en diciembre del año pasado, y luego el plasma de hidrógeno, más desafiante, en febrero, hasta ahora nadie había demostrado que el campo magnético funcionaba realmente como debería ser.

Para medirlo, un equipo de investigadores del Departamento de Energía de EE.UU. y el Instituto Max Planck de Física de Plasma en Alemania enviaron un haz de electrones a lo largo de las líneas de campo magnético en el reactor.

Utilizando una varilla fluorescente, barrieron esas líneas y crearon luz en la forma de los campos. El resultado, que se puede ver en la imagen de arriba, muestra el tipo exacto de campos magnéticos retorcidos que se suponía que debía hacer.

«Hemos confirmado que la jaula magnética que hemos construido funciona como se diseñó», dijo uno de los investigadores principales, Sam Lazerson del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton del Departamento de Energía de los Estados Unidos.

A pesar de este éxito, W 7-X no está realmente destinado a generar electricidad a partir de la fusión nuclear – es simplemente una prueba de concepto para demostrar que podría funcionar.

En 2019, el reactor comenzará a usar deuterio en lugar de hidrógeno para producir reacciones de fusión reales dentro de la máquina, pero no será capaz de generar más energía de la que requiere la corriente.

Eso es algo que la próxima generación de stellerators con gran esperanza superará. «La tarea acaba de comenzar», explican los investigadores en un comunicado de prensa.

No es algo que ocurrirá mañana, pero es un momento increíblemente emocionante para la fusión nuclear, con W 7-X oficialmente compitiendo con el reactor de tokamak ITER de Francia – los cuales han sido capaces de atrapar el plasma durante el tiempo suficiente para que se produzca la fusión.

La verdadera pregunta ahora es: ¿cuál de estas máquinas será la primera en aportarnos energía eficiente producto de la fusión nuclear? Estamos impacientes por saberlo.

La investigación ha sido publicada en Nature Communications.

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